Entstehung des Lebens: Geburtsstunde im Tümpel

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Hamburg - Muss die Wissenschaft ihre gängige Theorie zu den Anfänge des Lebens auf der Erde überdenken? Bislang dachten viele Forscher, das erste zellähnliche Strukturen sich im Meerwasser entwickelt haben. Von den chemischen Rahmenbedingungen her spricht jedoch viel dafür, dass die Brutstätte der ersten Zellen ein urzeitlicher Tümpel war.

Die ideale Brutstätte für das erste Leben seien kleine Wasserbecken an Land gewesen, berichten der Biophysiker Armen Mulkidjanian von der Universität Osnabrück und seine Kollegen in den "Proceedings of the National Academy of Sciences". Diese seien aus Wasserdampf entstanden, der aus den Tiefen der Erde aufgestiegen war.

Mulkidjanian analysierte zusammen mit Forschern aus den USA und Russland den möglichen Stoffwechsel der ersten Zellen. Diese benötigten demnach relativ hohe Konzentrationen an Zink, Mangan und Phosphor sowie eine hohes Verhältnis von Kalium zu Natrium. Die Urzeit-Brutstätten müssten nach Forscherangaben daher eher den geothermischen Quellen geglichen haben, wie sie heute etwa im Yellowstone-Nationalpark zu finden sind, als den heutigen Meeresfjorden.

Zunächst hatte das Team etwa 60 Gene untersucht, die heute in allen zellulären Organismen vorkommen. "Diese Gene sind auch bei dem gemeinsamen Vorfahren aller zellulären Organismen vorhanden", betonte Mulkidjanian. Anhand der Gene konnten die Forscher einige Proteine dieser Urzelle bestimmen und daraus wiederum Rückschlüsse auf den Stoffwechsel der frühen Zellen vor etwa vier Milliarden Jahren ziehen. Den Forschern zufolge waren die zur Entstehung von Zellen notwendigen chemischen Elemente im Ozean nie in den richtigen Anteilen vorhanden.

Wichtige Mineralien

"Wir haben geguckt, wie die von den Genen codierten Proteine mit anorganischen Stoffen interagieren - das hat bis jetzt noch keiner gemacht", sagte Mulkidjanian, der nicht nur in Osnabrück, sondern auch an einer Moskauer Universität arbeitet.

Die Erde sei damals ein vulkanreicher Planet gewesen, und die Atmosphäre habe derjenigen geähnelt, die heute noch auf der Venus oder dem Mars herrsche. Unter diesen Bedingungen seien dank vulkanischer Prozesse damals Dämpfe und Gase aus dem Erdinnern an die Oberfläche gelangt, die beim Abkühlen urzeitliche Tümpel bildeten. Den Anstoß für die Entstehung lebender Zellen könnten in dieser Umgebung Mineralien gegeben haben, die wie Katalysatoren wirkten.

Auch Trockenperioden seien für die chemischen Prozesse wichtig gewesen, erläuterte der Wissenschaftler. Die ersten Lebensformen seien daher aller Wahrscheinlichkeit nach in kleinen Tümpeln an Land entstanden und nicht im Ozean oder an dessen Rändern. Das Meer sei erst später bevölkert worden.