Vielleicht war der fiktive Dr. Frankenstein doch gar nicht so verrückt. Zwei Wissenschaftler haben ein altes Experiment wiederbelebt und einer „toten“ Vorstellung davon, wie das Leben auf unserem Planeten begann, Leben eingehaucht. Neue Analysen zeigen, dass durch Blitze und Gase von Vulkanausbrüchen das erste Leben auf der Erde entstanden sein könnte.
'Es lebt!'…
Anfang der 1950er Jahre versuchten die beiden Chemiker Stanley Miller und Harold Urey von der University of Chicago, die Bedingungen einer jungen Erde nachzubilden, um zu sehen, wie die Bausteine des Lebens entstanden sein könnten. Sie verwendeten einen geschlossenen Kreislauf aus Glaskammern und -röhren mit Wasser und verschiedenen Mischungen aus Wasserstoff, Ammoniak und Methan; die Gase, von denen angenommen wurde, dass sie sich vor Milliarden von Jahren in der Erdatmosphäre befinden. Dann zapften sie die Mischung mit elektrischem Strom, um eine Hypothese zu bestätigen, dass Blitze den Ursprung des Lebens ausgelöst haben könnten. Nach einigen Tagen wurde die Mischung braun.
Als Miller das Wasser analysierte, stellte er fest, dass es Aminosäuren enthielt, die die Bausteine von Proteinen sind – dem Werkzeug des Lebens. Der Funke lieferte die Energie für die Moleküle, um sich zu Aminosäuren zu rekombinieren, die ins Wasser regneten. Das Experiment zeigte, wie einfache Moleküle durch natürliche Prozesse wie Blitze in der Uratmosphäre der Erde zu den komplexeren Molekülen zusammengesetzt werden können, die für das Leben notwendig sind.
Aber es gab ein Problem. Theoretische Modelle und Analysen alter Gesteine überzeugten die Wissenschaftler schließlich, dass die früheste Atmosphäre der Erde nicht reich an Wasserstoff war, sodass viele Forscher dachten, das Experiment sei keine genaue Nachbildung der frühen Erde. Aber die Experimente von Miller und Urey waren bahnbrechend.
„Historisch gesehen gibt es nicht viele Experimente, die berühmter sein könnten als diese; Sie haben unsere Gedanken über den Ursprung des Lebens neu definiert und eindeutig gezeigt, dass die grundlegenden Bausteine des Lebens aus natürlichen Prozessen abgeleitet werden können“, sagte Adam Johnson, Doktorand im NASA Astrobiology Institute-Team an der Indiana University in Bloomington. Johnson ist der Hauptautor eines Papiers, das die alten Experimente zum Ursprung des Lebens mit einigen verlockenden neuen Erkenntnissen wiederbelebt.
Miller starb 2007. Zwei ehemalige Doktoranden von Miller – die Geochemiker Jim Cleaves von der Carnegie Institution of Washington (CIW) in Washington, D.C., und Jeffrey Bada von der Indiana University, Bloomington – untersuchten Proben, die in Millers Labor zurückgelassen wurden. Sie fanden die Fläschchen mit Produkten aus dem ursprünglichen Experiment und beschlossen, einen zweiten Blick mit aktualisierter Technologie zu werfen. Mit extrem empfindlichen Massenspektrometern am Goddard Space Flight Center Cleaves der NASA fanden Bada, Johnson und Kollegen Spuren von 22 Aminosäuren in den experimentellen Rückständen. Das ist ungefähr das Doppelte der ursprünglich von Miller und Urey angegebenen Zahl und umfasst alle 20 Aminosäuren, die in Lebewesen vorkommen.
Miller führte tatsächlich drei leicht unterschiedliche Experimente durch, von denen eines Dampf in das Gas injizierte, um die Bedingungen in der Wolke eines ausbrechenden Vulkans zu simulieren. „Wir fanden heraus, dass im Vergleich zu Millers klassischem Design, das jeder aus Lehrbüchern kennt, Proben aus dem vulkanischen Apparat eine größere Vielfalt an Verbindungen produzierten“, sagte Bada.
Dies ist von Bedeutung, da sich das Denken über die Zusammensetzung der frühen Erdatmosphäre geändert hat. Anstatt stark mit Wasserstoff, Methan und Ammoniak beladen zu sein, glauben viele Wissenschaftler heute, dass die alte Atmosphäre der Erde hauptsächlich aus Kohlendioxid, Kohlenmonoxid und Stickstoff bestand. Aber Vulkane waren während dieser Zeit aktiv, und Vulkane erzeugen Blitze, da Kollisionen zwischen Vulkanasche und Eispartikeln elektrische Ladung erzeugen. Die organischen Vorläufer für das Leben könnten lokal in Gezeitentümpeln rund um Vulkaninseln produziert worden sein, selbst wenn Wasserstoff, Methan und Ammoniak in der globalen Atmosphäre knapp waren.
Dies haucht der Vorstellung also Leben ein, dass der Blitz das Leben auf der Erde in Gang setzt. Obwohl die Uratmosphäre der Erde nicht wasserstoffreich war, enthielten Gaswolken von Vulkanausbrüchen die richtige Kombination von Molekülen. Ist es möglich, dass Vulkane unseren Planeten mit den Zutaten des Lebens besät haben? Obwohl niemand weiß, was als nächstes passierte, setzen die Forscher ihre Experimente fort, um herauszufinden, ob Vulkane und Blitze die Gründe dafür sind, dass wir hier sind.
Der Artikel wurde am 17. Oktober 2008 in Science veröffentlicht
Quellen: NASA, WissenschaftNOW
