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Sonntag, 25.09.2016
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Heiße Tümpel an Land waren Wiege des Lebens

Geothermische Brühe entspricht Chemikaliencocktail im Inneren von Zellen

Das Leben entstand wahrscheinlich nicht im Ozean oder an heißen Quellen der Tiefsee, sondern auf dem Land: in kleinen Tümpeln rund um Geysire und heiße Schlote. Indizien dafür hat ein internationales Forscherteam gefunden. Die aus kondensiertem Dampf gebildete Brühe solcher Tümpel enthielt vor Milliarden Jahren den gleichen Chemikaliencocktail, den noch heute alle lebenden Zellen in ihrem Inneren tragen. In der Frühzeit der Erde seien diese geothermalen Tümpel daher die optimale Umgebung für die Bildung der ersten Zellen gewesen, berichten die Forscher im Fachmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences".
In solchen Tüpmpeln wie hier um den Castle Geysir im Yellowstone-Park könnte das Leben entstanden sein

In solchen Tüpmpeln wie hier um den Castle Geysir im Yellowstone-Park könnte das Leben entstanden sein

Seit langem rätseln Forscher darüber, wo einst das erste Leben entstand. Als Favoriten galten bisher vor allem die heißen Quellen der Tiefsee, die sogenannten Schwarzen Raucher. Denn ihr nährstoff- und mineralienreiches Wasser könnte die Anreicherung großer Biomoleküle gefördert haben - den Bausteinen der ersten Zellen.

Doch dieses Szenario hat nach Ansicht von Armen Mulkidjanian von der Universität Osnabrück und seinen Kollegen ein großes Manko: Das salzige Meerwasser dieser Tiefseequellen weicht zu stark von der Chemikalienmischung im Inneren lebender Zellen ab. Für die ersten Zellen wäre das ein Problem gewesen, meinen die Forscher. Denn sie konnten die Zusammensetzung ihrer Zellflüssigkeit noch nicht aktiv regulieren.

Wiege des Lebens benötigte zellfreundliche Chemie


Die ersten zellulären Organismen konnten sich nur dort entwickeln, wo auch außerhalb ihrer Hülle ein passendes chemisches Umfeld herrschte. "In der sauerstoffarmen Uratmosphäre der frühen Erde kam die Brühe in den geothermalen Tümpeln dem internen Milieu der Zellen am nächsten", schreiben Mulkidjanian und seine Kollegen.


In den Ozean konnten die ersten Zellen erst vorstoßen, als sie dichtere Membranen entwickelten, vermuten die Wissenschaftler. Denn erst dann konnten sie sich gegen die ungünstigere Zusammensetzung des Meerwassers abschirmen. Das bedeute auch, dass die Entstehung des Lebens zunächst kein globales, sondern ein lokales Ereignis gewesen sei. "Erst als die ersten membranumhüllten Organismen den Ozean eroberten, wurde das Leben zu einem planetaren Phänomen".

Schutz vor tödlichen UV-Strahlen


Die geothermalen Tümpel könnte auch eine weitere wichtige Bedingung für Leben erfüllt haben: Zinksulfid-Ablagerungen am Tümpelgrund boten Schutz vor den tödlichen ultravioletten Strahlen der Sonne. "Bereits eine fünf Millimeter dünne Zinksulfidschicht bietet den gleichen UV-Schutz wie eine 100 Meter dicke Wasserschicht", erklären die Forscher. Die von Wasser umströmten losen Schichten am Tümpelgrund könnten daher sowohl Schutz als auch ausreichend Bausteine für das erste Leben geliefert haben.

Geothermale Felder schon vor vier Milliarden Jahren


Geothermisch aktive Gebiete mit Geysiren oder heißen Gasschloten gab es schon vor mehr als vier Milliarden Jahren. Darauf deuten Analysen von Gesteinseinschlüssen aus dieser Ära hin. Vermutlich seien sie sogar typisch für die ersten Kontinente gewesen, meinen die Wissenschaftler. Für ihre Studie hatten sie Daten zur geochemischen Zusammensetzung verschiedener möglicher Wiegen des Lebens analysiert und verglichen.

Heutige geothermale Felder wie beispielsweise im Yellowstone Nationalpark in den USA wurden bisher nicht als geeignete Lebenswiegen betrachtet, weil ihr Wasser zu sauer ist. Das aber sei bei den urzeitlichen Tümpeln nicht der Fall gewesen, sagen Mulkidjanian und seine Kollegen. Der fehlende Sauerstoff in der Uratmosphäre habe verhindert, dass Säuren entstünden. (PNAS, 2012; doi:10.1073/pnas.1117774109)
(PNAS, 14.02.2012 - NPO)
 
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