@schtabea...vielleicht ist das interessant für Dich:
Zitat:
"Im Jahr 1953 nahm Stanley Miller, Doktorand an der Universität Chicago, zwei Flaschen in die Hand . Die eine enthielt ein wenig Wasser, das einen Ur-Ozean darstellen sollte, die andere Methan, Ammoniak und Schwefelwasserstoff, ein Gasgemisch, mit dem er die Atmosphäre der Erdfrühzeit nachahmen wollte. Er verband beide Flaschen mit Gummischläuchen und ließ darin elektrische Funken als Ersatz für Blitze überspringen. Nach wenigen Tagen hatte sich das Wasser in den Flaschen grün und gelb verfärbt – es war zu einer kräftigen Brühe aus Aminosäuren, Fettsäuren, Zuckern und anderen organischen Verbindungen geworden.
Millers Chef, der Nobelpreisträger Harold Urey, erklärte begeistert: »Wenn Gott es nicht so gemacht hat, hat er eine gute Gelegenheit ausgelassen.« In den Presseberichten aus jener Zeit klang es so, als müsse man jetzt nur noch einmal gut schütteln, und dann werde etwas Lebendiges herauskrabbeln.
Nach und nach stellte sich jedoch heraus, dass es so einfach nicht ist.
Obwohl fast ein halbes Jahrhundert lang weiter geforscht wurde, sind wir dem synthetischen Leben heute nicht näher als 1953, und der Gedanke, wir könnten es erschaffen, ist sogar in viel weitere Ferne gerückt.
Heute sind die Fachleute sich ziemlich sicher, dass die Ur-Atmosphäre sich für eine solche Entwicklung bei weitem nicht so gut eignete wie Millers und Ureys Gasgemisch, sondern dass es sich um eine viel weniger reaktionsfreudige Mischung aus Stickstoff und Kohlendioxid handelte.
Als man Millers Experiment mit diesen wesentlich schwierigeren Ausgangsmaterialien wiederholte, kam nie mehr als eine einzige, recht einfach gebaute Aminosäure heraus . Und ohnehin ist die Entstehung der Aminosäuren nicht das eigentliche Problem.
Das liegt vielmehr in den Proteinen. Ein Protein erhält man, wenn man Aminosäuren hintereinander aufreiht, und wir brauchen eine Menge Proteine. Die genaue Zahl kennt niemand, aber möglicherweise gibt es im menschlichen Organismus bis zu einer Million verschiedene Proteine, und jedes davon ist ein kleines Wunder.
Nach allen Gesetzen der Wahrscheinlichkeit sollte es solche Moleküle überhaupt nicht geben.
Um ein Protein herzustellen, muss man Aminosäuren (die ich hier, einer langen Tradition entsprechend, als »Bausteine des Lebens« bezeichnen muss) in einer ganz bestimmten Reihenfolge zusammenfügen, ganz ähnlich wie man Buchstaben in einer bestimmten Reihenfolge hintereinander stellt, um ein Wort zu erzeugen. Das Problem ist nur, dass die Worte mit dem Aminosäurealphabet häufig sehr lang werden.
Das Wort Kollagen, der Name eines sehr verbreiteten Proteins, entsteht aus acht in der richtigen Reihenfolge aneinander gefügten Buchstaben. Um aber das Kollagen selbst zu erzeugen, müssen wir 1055 Aminosäuren genau in der richtigen Sequenz anordnen.
Aber natürlich – und das ist das Entscheidende – erzeugen wir es nicht: Es erzeugt sich selbst ohne bewusste Lenkung, und hier kommt die Unwahrscheinlichkeit ins Spiel.
Die Chance, dass ein Molekül wie das Kollagen mit einer Sequenz aus 1055 Bausteinen von selbst entsteht, ist schlicht und einfach gleich Null.
Es geschieht nicht. Um zu begreifen, welch ein Glückstreffer seine Existenz ist, können wir uns einen »einarmigen Banditen« aus Las Vegas vorstellen, der aber sehr viel breiter ist – genauer gesagt, rund 27 Meter – und nicht nur die üblichen drei oder vier rotierenden Räder enthält, sondern 1055, wobei auf jedem Rad zwanzig Symbole stehen (für jede der normalen Aminosäuren eines). af Wie oft muss man an dem Griff ziehen, bis alle 1055 Symbole in der richtigen Reihenfolge stehen? Unendlich oft. Selbst wenn man die Zahl der rotierenden Räder auf 200 vermindert, liegt die Wahrscheinlichkeit, dass alle 200 genau eine vorher festgelegte Reihenfolge anzeigen, bei 1 zu 10260 (das ist eine Eins mit 260 Nullen) .
Schon diese Zahl ist größer als die aller Atome im Universum. Proteine sind, kurz gesagt, sehr komplizierte Gebilde. Das Hämoglobin ist mit 146 Aminosäuren nach den Maßstäben der Proteinchemie ein Zwerg, 5 aber schon für dieses Molekül sind 10190 Aminosäurekombinationen möglich, und deshalb brauchte der Chemiker Max Perutz von der Universität Cambridge 23 Jahre – das heißt mehr oder weniger seine gesamte Berufslaufbahn – , um die richtige Reihenfolge aufzuklären.
Dass durch Zufallsereignisse auch nur ein einziges Proteinmolekül entsteht, ist so gut wie ausgeschlossen – es ist, als würde ein Wirbelsturm über einen Schrottplatz fegen, und anschließend stünde dort ein vollständig montierter Jumbojet, um einen anschaulichen Vergleich des Astronomen Fred Hoyle zu zitieren. In Wirklichkeit reden wir aber über mehrere 100 000 oder vielleicht sogar eine Million verschiedene Proteine, von denen jedes einzigartig ist und nach heutiger Kenntnis für die Erhaltung eines gesunden , glücklichen Menschen gebraucht wird. Und auch das ist noch nicht alles. Damit ein Protein einen Nutzen bringt, müssen die Aminosäuren nicht nur in der richtigen Reihenfolge zusammengefügt werden, sondern das Molekül muss dann auch eine Art chemisches Origami durchmachen und sich zu einer ganz bestimmten Form zusammenfalten.
Und selbst nachdem es diese komplizierte Struktur angenommen hat, hat es nur dann einen Sinn , wenn es sich auch fortpflanzen kann – und dazu sind Proteine nicht in der Lage. Diese Aufgabe übernimmt die DNA. Die DNA ist ein Meister der Verdoppelung – sie kann in wenigen Sekunden eine Kopie ihrer selbst herstellen –, ansonsten hat sie aber kaum Fähigkeiten.
Wir stehen also vor einer paradoxen Situation. Ohne DNA kann es keine Proteine geben, und DNA kann ohne Proteine nichts bewirken. Müssen wir demnach annehmen, dass beide gleichzeitig entstanden sind, um sich gegenseitig zu helfen? Das wäre schon sehr erstaunlich. Es geht aber immer noch weiter. DNA, Proteine und die anderen Bestandteile des Lebendigen könnten nichts ausrichten, wenn sie nicht durch eine Art Hülle zusammengehalten würden. Kein Atom oder Molekül hat jemals allein etwas Lebendiges hervorgebracht. Ein beliebiges Atom, das wir aus unserem Körper entnehmen, ist nicht lebendiger als ein Sandkorn. Erst wenn die vielfältigen Materialien im geschützten Raum einer Zelle zusammentreffen, können sie sich an dem atemberaubenden Tanz beteiligen, den wir Leben nennen.
Ohne die Zelle sind sie nur interessante chemische Verbindungen, aber ohne solche Verbindungen hätte auch die Zelle keinen Sinn. Oder, wie der Physiker Paul Davies es formulierte: »Wenn kein Molekül ohne die anderen funktionsfähig ist, wie konnte dann jedes einzelne Mitglied dieser Molekülgesellschaft je zustande kommen?«
Es ist ungefähr so, als würden alle Zutaten in der Küche sich irgendwie von selbst zusammentun und zu einem Kuchen werden – und zwar zu einem Kuchen, der sich nötigenfalls immer wieder teilen kann und neue Kuchen hervorbringt.
Da ist es durchaus verständlich, dass wir vom Wunder des Lebens reden. Und ebenso ist es verständlich, dass wir mit unseren Kenntnissen darüber noch ganz am Anfang stehen. Wie also sind all diese wundersamen, komplizierten Vorgänge zu erklären? Zunächst einmal wäre es wirklich denkbar, dass sie nicht ganz so wundersam sind, wie es den Anschein hat. Betrachten wir beispielsweise die erstaunlich unwahrscheinlichen Proteine. Wir halten ihren Aufbau vor allem deshalb für ein solches Wunder, weil wir davon ausgehen, dass sie in ihrer jetzigen Form ganz plötzlich auf der Bildfläche erschienen sind. Was aber wäre, wenn die Proteinketten nicht auf einmal entstanden wären? Wenn man im großen einarmigen Banditen der Schöpfung einige Räder anhalten könnte, weil sie bereits ein paar viel versprechende Kirschen zeigen?
Oder anders gefragt: Wie steht es, wenn Proteine nicht plötzlich ins Dasein getreten sind, sondern eine Evolution durchgemacht haben? Angenommen, wir würden alle Bestandteile eines Menschen – Kohlenstoff, Wasserstoff , Sauerstoff und so weiter – mit ein wenig Wasser in einen großen Behälter geben, einmal kräftig rühren, und schon kommt ein fertiger Organismus heraus. Das wäre wirklich verblüffend. Und genau das stellen Hoyle und andere (darunter viele überzeugte Kreationisten) sich vor, wenn sie annehmen, Proteine hätten sich spontan und in einem Schritt gebildet. Aber so war es nicht – so kann es nicht gewesen sein. Wie Richard Dawkins in seinem Buch Der blinde Uhrmacher darlegt, muss ein additiver Auswahlprozess abgelaufen sein, durch den die Aminosäuren sich stückweise zusammenfinden konnten.
Anfangs lagerten sich vielleicht zwei oder drei Aminosäuren zusammen und erfüllten einen einfachen Zweck, nach einiger Zeit stieß eine ähnliche kleine Gruppe hinzu, und anschließend wurde eine zusätzliche Verbesserung »entdeckt«. Chemische Reaktionen, wie sie im Zusammenhang mit dem Lebendigen auftreten , sind eigentlich nichts Ungewöhnliches. Es mag unsere Fähigkeiten übersteigen , sie im Labor nach Art von Stanley Miller und Harold Urey nachzukochen, aber das Universum bewerkstelligt sie ohne weiteres. Viele Moleküle lagern sich in der Natur zu langen Ketten zusammen, die man als Polymere bezeichnet.
Ständig werden Zuckermoleküle zu Stärke verkettet. Kristalle besitzen eine Reihe von Fähigkeiten, die an ein Lebewesen denken lassen – sie können sich verdoppeln, auf Reize aus der Umwelt reagieren, komplizierte Muster bilden. Natürlich sind sie nie wirklich lebendig, aber sie zeigen immer wieder, dass Komplexität ein natürliches, spontanes, sehr weit verbreitetes Phänomen ist.
Ob es im Universum an vielen Stellen Leben gibt, wissen wir nicht, aber in jedem Fall herrscht kein Mangel an geordnetem, spontanem Zusammenbau, von der anmutigen Symmetrie der Schneeflocken bis zu den faszinierenden Ringen des Saturn. Das natürliche Bestreben zur Zusammenlagerung ist so stark, dass das Leben vielleicht sogar etwas viel Zwangsläufigeres ist, als wir allgemein annehmen. Der belgische Biochemiker und Nobelpreisträger Christian de Duve hält es für »eine notwendige Ausprägungsform der Materie, die unter geeigneten Bedingungen entstehen muss«.
Nach de Duves Ansicht herrschen solche Bedingungen in jeder Galaxie an bis zu einer Million Stellen. Die chemischen Substanzen, die uns das Leben verleihen, haben nichts übermäßig Exotisches. Wer ein Lebewesen erschaffen will, sei es ein Goldfisch, ein Salatkopf oder ein Mensch, brauchte dazu eigentlich nur die vier Grundelemente Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff sowie geringe Mengen von ein paar weiteren, vor allem Schwefel, Phosphor, Calcium und Eisen.
Setzt man diese Bestandteile in rund drei Dutzend Kombinationen zu Zuckern, Säuren und anderen einfachen Verbindungen zusammen, kann man daraus alles aufbauen, was lebendig ist. Dawkins stellt fest: »Es ist nichts Besonderes an den Substanzen, aus denen lebende Dinge gemacht sind. Lebende Dinge sind Ansammlungen von Molekülen wie alles andere auch.«
Unter dem Strich kann man sagen : Das Leben ist verblüffend und großartig, manchmal sogar wundersam ; unmöglich aber ist es nicht – das bezeugen wir selbst mit unserem bescheidenen Dasein immer wieder. Sicher, was den Anbeginn des Lebens angeht, sind unsere Kenntnisse in den Einzelheiten noch sehr lückenhaft. Ganz gleich, über welches Szenario für die notwendigen Voraussetzungen des Lebens man liest, immer kommt darin Wasser vor: von dem »warmen kleinen Teich«, in dem das Leben nach Darwins Vermutung begonnen hat, bis zu den brodelnden unterseeischen Schloten, die heute die beliebtesten Kandidaten für den Ursprungsort des Lebens sind. Bei alledem übersieht man aber, dass die Entstehung von Polymeren aus Monomeren (das heißt die Entstehung der ersten Proteine) mit der »Bildung von Bindungen unter Wasserabspaltung« verbunden ist, wie man es in der Fachsprache nennt. Ein führendes Lehrbuch der Biologie meint, vielleicht mit einem Anflug von unguten Gefühlen: »Nach allgemeiner Ansicht der Fachleute waren solche Reaktionen im Ur-Meer und auch in jedem anderen wässrigen Medium wegen des Massenwirkungsgesetzes energetisch nicht begünstigt.«
Es ist ein wenig, als würde man Zucker in ein Glas Wasser schütten, weil man ihn zu einem Würfel machen möchte. Das dürfte eigentlich nicht geschehen, aber in der Natur geschieht es dann irgendwie doch. Die chemischen Einzelheiten zu erörtern, würde hier zu weit führen; wir wollen nur festhalten, dass Monomere nicht zu Polymeren werden, wenn man sie nass macht – außer bei der Entstehung des Lebens auf der Erde. Wie das damals geschah und warum es ansonsten nicht geschieht, ist eine der großen unbeantworteten Fragen der Biologie.
Zu den größten Überraschungen der Geowissenschaften in den letzten Jahrzehnten gehörte die Erkenntnis, dass das Leben in der Erdgeschichte sehr früh entstanden ist. Noch bis weit in die fünfziger Jahre des 20. Jahrhunderts hinein glaubte man, das Lebendige sei weniger als 600 Millionen Jahre alt.
In den siebziger Jahren verlegten einige mutige Fachleute den Ursprung bis zu 2,5 Milliarden Jahre in die Vergangenheit. Der derzeitige Zeitpunkt vor 3,85 Milliarden Jahren jedoch liegt wirklich verblüffend früh. Erst vor 3,9 Milliarden Jahren wurde die Erdoberfläche überhaupt fest. »Aus dieser Schnelligkeit können wir nur den Schluss ziehen, dass es für Leben auf dem Niveau von Bakterien nicht ›schwierig‹ ist, sich auf Planeten mit geeigneten Umweltbedingungen zu entwickeln«, schrieb Stephen Jay Gould 1996 in der NewYork Times.
Oder , wie er es an anderer Stelle formulierte: Man kann sich kaum der Erkenntnis entziehen, dass »das Leben, das sich so schnell wie irgend möglich entwickelte, chemisch zum Dasein bestimmt war«. Tatsächlich entstand das Leben so rasch, dass manche Fachleute glauben, irgendetwas müsse nachgeholfen haben – vielleicht sogar in erheblichem Umfang.
Die Idee, das Leben auf der Erde könnte aus dem Weltraum gekommen sein, hat eine überraschend lange und gelegentlich sogar durchaus ehrwürdige Geschichte. Der große Lord Kelvin warf den Gedanken schon 1871 bei einer Tagung der British Association for the Advancement of Science auf: Damals äußerte er die Vermutung, »die Keime des Lebens könnten von einem Meteoriten auf die Erde gebracht worden sein«. Dennoch blieb es zunächst eine sehr exotische Idee. Das änderte sich erst an einem Sonntag im September 1969, als mehrere 10 000 Australier durch eine Reihe von Überschallknallen und einen von Osten nach Westen über den Himmel rasenden Feuerball aufgeschreckt wurden.
Die Kugel machte im Vorüberfliegen seltsam knackende Geräusche und hinterließ einen Geruch, den manche Beobachter mit Methyalkohol verglichen. Andere bezeichneten ihn schlicht als entsetzlich. Der Feuerball explodierte über Murchison , einer Ortschaft mit 600 Einwohnern im Goulburn Valley nördlich von Melbourne, und dann regneten seine Bruchstücke, manche davon bis zu fünf Kilo schwer, auf die Erde. Glücklicherweise wurde niemand verletzt. Der Meteorit gehörte zur seltenen Gruppe der kohligen Chondrite, und die hilfsbereiten Bewohner des Ortes sammelten rund 90 Kilo des Materials ein. Der Zeitpunkt hätte besser kaum sein können. Knapp zwei Monate zuvor waren die Apollo-11-Astronauten zur Erde zurückgekehrt und hatten einen ganzen Sack Mondgestein mitgebracht; Labors auf der ganzen Welt rissen sich – teilweise sogar sehr lautstark – darum, außerirdisches Gestein zu untersuchen. Wie sich herausstellte, war der Meteorit von Murchison 4,5 Milliarden Jahre alt und von Aminosäuremolekülen übersät.
Insgesamt fand man 47 verschiedene Typen, von denen acht auch auf der Erde in den Proteinen vorkommen. Ende 2001, über 30 Jahre nach dem Einschlag, gab eine Wissenschaftlergruppe des kalifornischen Ames Research Center bekannt, man habe in dem Gestein von Murchison auch Polyole gefunden, komplizierte, kettenförmige Zuckermoleküle, die man außerhalb der Erde bis dahin noch nie nachgewiesen hatte. Seither haben noch mehrere weitere kohlige Chondriten die Bahn unseres Planeten gekreuzt — einer landete im Januar 2000 nicht weit vom Tagish Lake in der kanadischen Yukon-Region und war zuvor über weiten Teilen Nordamerikas zu sehen. Auch sie bestätigten, dass das Universum tatsächlich reich an organischen Verbindungen ist.
Der Halley-Komet besteht nach heutiger Kenntnis zu rund 25 Prozent aus organischen Molekülen. Gelangt eine ausreichend große Menge davon an eine geeignete Stelle – beispielsweise auf die Erde –, sind sofort alle Grundelemente des Lebendigen vorhanden. Die Theorie der Panspermie, wie die extraterrestrische Entstehung des Lebens auch genannt wird, wirft aber zwei Probleme auf. Erstens ist die Frage nach der Entstehung des Lebens damit nicht beantwortet, sondern der Vorgang wird nur an einen anderen Ort verlegt. Und zweitens veranlasst die Panspermie selbst ihre wissenschaftlich respektablen Fürsprecher manchmal zu Spekulationen, die man mit Fug und Recht als unklug bezeichnen kann.
Francis Crick, Mitentdecker der DNA -Struktur, äußerte gemeinsam mit seinem Kollegen Leslie Orgel die Vermutung, intelligente Außerirdische könnten das Leben absichtlich auf der Erde ausgesät haben, eine Idee, die nach Ansicht von Gribbin hart am Rand der wissenschaftlichen Seriosität steht — man könnte auch sagen: Käme sie nicht von einem Nobelpreisträger , würde man sie für verrückt erklären.
Weiter gedämpft wurde die Begeisterung für die Panspermie durch Fred Hoyle und seinen Kollegen Chandra Wickramansinghe: Sie vermuteten, wir hätten dem Weltraum nicht nur das Leben zu verdanken, sondern auch Krankheiten wie Grippe und Beulenpest, eine Vorstellung, deren Widerlegung den Biochemikern keine Schwierigkeiten bereitete. Hoyle – und man sollte vielleicht noch einmal einflechten, dass er zu den großen wissenschaftlichen Köpfen des 20. Jahrhunderts gehörte – äußerte einmal auch die bereits zuvor erwähnte Vermutung, unsere Nase habe sich in der Evolution mit unten liegenden Öffnungen entwickelt, damit Krankheitserreger, die aus dem Weltraum herantreiben und darauf fallen, nicht in sie eindringen können.
Was auch das Leben in Gang setzte, es ereignete sich nur einmal.
Das ist die bemerkenswerteste Erkenntnis der Biologie, ja vielleicht sogar unsere bemerkenswerteste Erkenntnis überhaupt.
Alles, was jemals gelebt hat, ob Pflanze oder Tier, kann seinen Ursprung auf dasselbe erste Ereignis zurückführen. Irgendwann in einer unvorstellbar weit entfernten Vergangenheit wurde ein kleiner Beutel voller chemischer Substanzen lebendig. Er nahm Nährstoffe auf, pulsierte sanft, blieb kurze Zeit erhalten. Bis hierher hatte sich das Gleiche vermutlich auch früher schon viele Male abgespielt. Aber dieses Urgebilde tat noch etwas anderes, und das war neu: Es teilte sich und brachte einen Nachkommen hervor. E
in winziges Päckchen genetischen Materials wurde von einem lebenden Gebilde zum anderen weitergegeben, und seitdem hörte die Entwicklung nie mehr auf. Es war unser aller Schöpfungsmoment .
Die Biologen sprechen manchmal von der Ur-Geburt. »Wohin man in der Welt auch kommt, welches Tier, welche Pflanze, welchen Käfer oder Mikroorganismus man auch betrachtet: Wenn es lebt, bedient es sich des gleichen Wörterbuches, und es kennt den gleichen Code. Es gibt nur ein Leben«, schreibt Matt Ridley.
Wir alle sind das Ergebnis eines einzigen genetischen Kunstgriffs, der über fast vier Milliarden Jahre hinweg von Generation zu Generation weitergegeben wurde. Und das so wirksam, dass wir heute ein Bruchstück aus der genetischen Information eines Menschen in eine defekte Hefezelle hineinflicken können, und auf einmal arbeitet die Hefezelle, als wär’s ein Stück von ihr . Und in einem sehr realen Sinn ist es das auch.!
Quelle: Bryson, Bill (2011-12-23). Eine kurze Geschichte von fast allem
