Forschung

Entstehung des Lebens

Wie und wann das Leben auf der Erde begonnen hat, ist nicht genau klar. Forscher vermuten, dass der Beginn vor etwa 3,5 Milliarden Jahren in der Tiefsee zu suchen ist – oder dass Kometeneinschläge das Leben auf die Erde brachten.

Von Harald Brenner

Theorie 1: Am Anfang war der Ur-Ozean

Die Erde vor vier Milliarden Jahren: Vulkane schleudern giftige Gase und Gesteinsbrocken in die noch dünne Atmosphäre. Hin und wieder schlagen Asteroiden ein, die das Ozeanwasser zum Kochen bringen. Auch in der Tiefe des Urmeeres bietet sich ein aufgewühltes Bild: aus bizarren Schloten, sogenannten "Schwarzen Rauchern", strömt eine heiße Flüssigkeit.

Sie enthält Gase und Minerale, ein Chemiecocktail, aus dem mit der Zeit erst einfache, dann immer komplexere organische Verbindungen entstehen. Lebende Zellen bilden sich, die sich fortbewegen und vermehren.

Das stärkste Indiz für die Theorie, dass das Leben in der Tiefsee in der Nähe von heißen Quellen entstanden ist, sind Archaebakterien. Sie sind die ältesten Lebensformen, die wir heute kennen. Alle Arten kommen nur in sehr unwirtlichen Biotopen wie im Sickerwasser von Kohlenhalden, in Geysiren oder eben in der Tiefsee vor.

Theorie 2: Die "Ursuppe"

Die "Ursuppen-Theorie" zählt zu den bekanntesten Szenarien der Entstehung von Leben auf der Erde. 1953 verblüfft der junge Chemie-Student Stanley Miller die Fachwelt mit einem einfachen Experiment.

In einem Glaskolben bringt er Wasser zum Sieden – der brodelnde Urozean im Miniformat. Der Dampf vermengt sich mit Methan, Ammoniak und Wasserstoff, einer Mischung, wie sie mit den Vulkanschwaden der Urzeit über die Erde gewabert ist.

Das Gemisch strömt bei so genannten Miller-Urey-Experiment durch einen Kolben, in dem Elektroden Funken erzeugen. Die sollen Gewitter der Uratmosphäre simulieren – so ähnlich wie im Schauerfilm "Frankenstein" aus dem Jahr 1931. Tatsächlich regt die elektrische Energie das Gasgemisch zu Reaktionen an, aus denen unter anderem Aminosäuren entstehen, die Grundbausteine des Lebens.

Einerseits war dieses genial einfache Experiment ein entscheidender Fortschritt, doch damit stand Miller erst an der Schwelle des Lebens. Das Rätsel, wie sich aus den Aminosäuren im nächsten Akt Biozellen entwickelt haben könnten, bleibt bis heute ungelöst.

Theorie 3: Kometen als Lebensspender

Die "Panspermie-Theorie" geht davon aus, dass Leben nicht spontan auf der Erde entstanden, sondern aus dem All zu uns gelangt ist. Kometen könnten ein ideales Transportmittel für bakterielles Leben gewesen sein. Der Kern von Kometen besteht zum großen Teil aus Eis. Damit könnten widerstandsfähige Bakteriensporen konserviert und geschützt vor kosmischer Strahlung die Erde erreicht und sie mit Leben "infiziert" haben.

Kommende Weltraummissionen, die das Innere von Kometen untersuchen, sollen klären, ob an der Theorie was dran ist. Im Kometenkern vermuten Wissenschaftler Materie aus der Entstehungszeit des Sonnensystems und der Erde und somit Hinweise auf frühe Lebensformen.

Allerdings beantwortet auch dieser Ansatz nicht die Frage, wie Leben prinzipiell entstanden ist, sondern verlagert lediglich den Schauplatz des Lebens-Ursprungs ins All.

Sauerstoff bringt den Durchbruch

Vor 2,5 Milliarden Jahren beginnt das spannendste Kapitel der Erdgeschichte: Die chemische Umwandlung der sauerstofflosen Gashülle in jene Atmosphäre, die uns heute die Luft zum Atmen schenkt.

Eine Milliarde Jahre nach den ersten Organismen verändern im Wasser heimische Cyanobakterien die Lebensbedingungen auf der ganzen Erde entscheidend. Diese winzigen Einzeller nutzen das Sonnenlicht zur Photosynthese und setzen dabei als Abfallprodukt Sauerstoff frei.

Den Cyanobakterien und ihrer massenhaften Sauerstoffproduktion ist es zu verdanken, dass sich das lebensspendende Gas in der Atmosphäre anreichern konnte. Gegenwärtig beträgt der Sauerstoffanteil etwa ein Fünftel unserer Lufthülle. Es gilt als ziemlich sicher, dass es ohne Sauerstoff heute kein höheres Leben auf der Erde geben würde.

(Erstveröffentlichung 2009, letzte Aktualisierung 20.08.2020)