PROF. DR. WILLIAM MARTIN
ALS DAS LEBEN AUS WASSER UND STEIN ENTSTAND:
WO, WIE UND WOVON DIE ERSTEN IRDISCHEN ZELLEN LEBTEN.
Alle Lebensformern, ohne Ausnahme, gehen auf einen letzten universellen, gemeinsamen Vorfahren zurück: den last universal common ancestor (engl.) LUCA. Vor 4 Milliarden Jahren hat LUCA existiert. Er hat die Geburtsstunde des Lebens gesehen und den Anfang der darwinschen Evolution durchlebt.
Man kann sich dem Wesen von LUCA auf verschiedenen Wegen annähern. Man kann z.B. Eigenschaften suchen, die allen Lebensformen gemeinsind. Denn was in allen Lebensformen gleich ist, wie etwa die Kodierung von Information in Genen, war ganz sicher auch in LUCA vorhanden. Mit der Verfügbarkeit von entschlüsselter Erbinformation haben wir auch die Möglichkeit, nach Genen zu suchen, die sehr alt sind und aufgrund ihres Alters in LUCA vorhanden waren. Solche Gene müssen aber nicht in allen Abstammungslinien konserviert sein. Alte Gene müssen nicht in allen Zellen vorhanden sein. In 4 Milliarden Jahren der Evolution kommt einiges an Genen neu hinzu, während manch altes Gen verloren geht.
ZURÜCK ZUM URSPRUNG
Ursprüngliche Zellformen, die heute noch an Tiefsee-Hydrothermalquellen leben, enthalten Spuren der irdischen Lebensentstehung. Wie kann man aber diese Spuren lesen? Das ist die Aufgabe der molekularen Evolution. Aus einer Stichprobe von 2000 entschlüsselten Genomen haben wir kürzlich die Stammbäume für alle Gene am Computer berechnet und diejenigen Gene identifiziert, die aufgrund ihres Stammbaums auf LUCA zurückverfolgt werden können. Wir fanden 355 solcher Gene. Sie sagen uns sehr viel über die Physiologie und Lebensweise von LUCA. LUCA lebte von Gasen: H2, CO2 und NH3 – an einem Ort, der kaum von heutigen Tiefsee-Hydrothermalquellen zu unterscheiden wäre. Metalle waren für LUCA essenziell. LUCA war aber keine freilebende Zelle, sie war halblebendig: Halb Leben. Halb Erde.
Die Gene von LUCA bieten einen tiefen Blick in die Welt, wo sie entstanden ist, wo sie zu einer freilebenden Zelle wurde, und wovon sie sich ernährte. Es war eine sehr alte, heiße, reaktive Welt von geologisch natürlichen, metallischen Katalysatoren. Diese haben CO2 in Grundbausteine des Lebens umwandelt. Dafür war aber Wasserstoff, H2, erforderlich. Wasserstoff ist nicht nur die Energie der Zukunft, es ist die Energie, aus der das Leben entstand. Aber woher kam der Wasserstoff? Er kam aus der Erde und tut es an bestimmten Hydrothermalquellen auch heute noch. Und woher kam das Kohlenstoffdioxid, das CO2? Für dieses brauchen wir einen unerwarteten Akteur: Theia, der Planet, der den Mond erschuf als er beim Zusammenprall mit der Ur-Erde allen Kohlenstoff auf dieser in CO2 umwandelte. Alles passt soweit. Das beste kommt aber zuletzt: Die chemischen Grundreaktionen des Lebens aus H2, CO2, und NH3 bekommen wir im Labor zum Laufen. Das Leben ist zum Greifen nah. Nicht etwa neues Leben, sondern das alte. Wieso wir Menschen von Natur aus wissen wollen, woher das Leben kommt, bleibt die Frage.
Foto: Deb Kelley (Ausschnitt)
