Artenvielfalt - Produkt der Schöpfung oder Evolution?

ichtys18 schrieb:Es gibt da eine Menge dinge die man da ansprechen könnte nur wenn ich mir diesen thread anschaue merke ich das das sinnlos wäre.

Mit Super-Rechner der Entstehung allen Lebens auf der Spur
Deutsche Forscher gingen der Frage nach, ob die ersten Proteine auf rein chemischem Wege - quasi von selbst - entstanden sein könnten
Jülich - Ein Supercomputer hat jetzt möglicherweise die Entstehung erster Lebensbausteine enträtselt. Bochumer Chemiker um Dominik Marx haben an dem Rechner "Jubl" des Forschungszentrums Jülich eine Synthese von organischen chemischen Verbindungen (Peptiden) berechnet, wie sie sich auf der Urerde abgespielt haben könnte.

Über die Entstehung des "ersten Proteins" auf rein chemischem Wege gibt es viele Spekulationen: Können, lange bevor es Lebewesen gab, Proteine aus Aminosäuren als Bausteinen quasi von selbst entstanden sein? Eine Forschergruppe rund den Chemiker Dominik Marx (Theoretische Chemie) hat jetzt unter Annahme präbiotischer Bedingungen entsprechend der sogenannten "Eisen-Schwefel-Welt"-Hypothese eine vollständige Peptidsynthese am Computer durchgeführt.

Der Hypothese zufolge könnten die so entstandenen Proteine erste Lebensbausteine sein. Die Studie wurde in der Zeitschrift "Journal of the American Chemical Society" (JACS) veröffentlicht.

Eine von vielen Optionen, wie das Leben entstanden sein könnte, ist die Entstehung komplexer Biomoleküle auf rein chemischem Wege, also ohne Rückgriff auf ausgereifte biologische Synthesemaschinen wie das Ribosom. Entsprechende Spekulationen gehen auf Darwin selbst zurück, der in einem Brief an einen befreundeten Botaniker im Jahr 1871 entsprechende Vermutungen geäußert haben soll: "But if (and Oh! what a big if!) we could conceive in some warm little pond, with all sorts of ammonia and phosphoric salts, light, heat, electricity, etc., present, that a protein compound was chemically formed ready to undergo still more complex changes, ...".

"Wir haben uns also gefragt: Wäre es tatsächlich möglich, dass sich in präbiotischer Zeit Proteine einfach spontan gebildet haben?", meint Marx, "und wenn ja, wie genau haben sie das getan?"

Eine Welt von Eisen und Schwefel

Grundlage der aktuellen Studie ist einer der kontrovers diskutierten Vorschläge, das so genannte "Eisen-Schwefel-Welt"-Szenario, das der Chemiker Günter Wächterhäuser seit Mitte der 1980iger Jahre detailliert ausgearbeitet hat und seither der wissenschaftlichen Überprüfung preisgibt. Komponenten dieser Hypothese sind einerseits Oberflächen von Eisen-Schwefel-Mineralien und andererseits hohe Temperaturen und hoher Druck des Wassers als Medium, in dem die Synthese von Peptiden in einem "Peptidzyklus" ablaufen soll.

"Nun ist es natürlich ungemein schwierig, solche Reaktionen bei mehreren hundert Grad und Bar kontrolliert durchzuführen, um die Auswirkung dieser exotischen Reaktionsbedingungen studieren zu können", gibt Nisanth Nair aus der Arbeitsgruppe Marx zu bedenken. Deshalb verlegten die Chemiker das Experiment ins Virtuelle Labor.

Virtuell erhitzen

Mit modernsten Simulationsmethoden ist es möglich, diese Extrembedingungen nicht nur herzustellen, sondern auch Eins zu Eins mit normalen Reaktionsbedingungen zu vergleichen. "Wir haben unsere kleine Probe zuzusagen im Computer einfach erhitzt, zusammengedrückt und geschaut was sich verändert!", verdeutlicht Erstautor Eduard Schreiner.

"Überraschenderweise konnten wir feststellen, dass die für die Biochemie doch recht unüblichen Wächterhäuserschen Reaktionsbedingungen die Bildung von Peptidbindungen in der Tat beschleunigen", beschreibt Marx die Ergebnisse. Bedeutsam sei besonders, dass Wasser bei diesen exotischen Bedingungen völlig andere Eigenschaften hat als flüssiges Wasser etwa in der Wasserleitung, und genau das werde im Computer gut nachgestellt.

"Der Aufwand dieser Studie war allerdings exorbitant, denn wir mussten fast zehn einzelne Reaktionsschritte sowie deren Rückreaktionen unter drei verschiedenen Reaktionsbedingungen simulieren, um nach vielen Fehlschlägen den Peptidzyklus zu knacken", erzählt Schreiner.

Weltrekord

"Mit diesem Rechenaufwand stellt die nun publizierte Untersuchung wohl einen neuen Weltrekord auf dem Gebiet der ab initio Molekulardynamik auf", berichtet Marx. Möglich geworden ist das erst durch ausgiebige Nutzung eines IBM Blue Gene Parallelrechners am John von Neumann-Institut für Computing in Jülich. (red)

Abstract
Journal of the American Chemical Society: Influence of Extreme Thermodynamic Conditions and Pyrite Surfaces on Peptide Synthesis in Aqueous Media