Die geologischen Bedingungen der frühen Erde sollen in einem Labor nachgeahmt werden. Die Entstehung des Lebens wurde von Biophysikern in vulkanischen Gestein nachgebildet. So konnten die Forscher erkennen, wie sich die Erbgutbausteine vervielfältigt haben. Die Beobachtungen konzentrierten sich vor allem auf eine Art Mikrogolfstrom für Moleküle. Sie bilden den Baustein unseres Lebens.

Entstehung des Lebens: Welche Bedingungen werden benötigt?

Wie Charles Darwin schon anmerkte, findet die Entstehung des Lebens durch die Evolution statt. Der Beginn der Geschichte wird seither von Wissenschaftlern erforscht. Sie wollen herausfinden, wie sich die Bausteine gebildet haben, aus der auch unser Leben entstand. Dafür musste auf der Erde zunächst eine Umgebung entstehen, die Leben und die molekulare Evolution möglich machte. Dafür versuchen Wissenschaftler nun Bedingungen zu identifizieren. Sie wollen ohne menschliche Hilfe von einfachen Komponenten zu komplexeren Einheiten gelangen.

Ein Forscherteam der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU) ist einen großen Schritt vorangekommen, um die Entstehung des Lebens im Labor zu simulieren. Ein Wärmefluss, eine Art Mikrogolfstrom, kann von wassergefüllten, porösem Vulkangestein die Vermehrung von RNA vorantreiben. RNA ist neben der DNA ein zentrales Erbgutmolekül. Es steht im Fokus der Forschung zur Entstehung von Leben. Sie kann Informationen speichern und kopieren. Das ist eine Grundvoraussetzung für Leben.

RNA hilft bei der Nachstellung des Ursprungs des Lebens

Der Vorteil zur DNA: RNA lässt sich leichter unter chemischen Eigenschaften in dreidimensionale Strukturen falten. So kann sie von der Helixstruktur abweichen. Die Rybozyme, sie ähneln Proteinen, können chemische Reaktionen herbeiführen. Auf dieser Dualität basiert die RNA-Hypothese. Das heißt, dass RNA die Rolle von DNA inne hatte und auch die Rolle der Proteine verkörperte. Die Vermehrung von RNA war die Schlüsselrolle bei der Entstehung des Lebens.

Für das Experiment verkörperte eine zylindrische Kammer eine Pore des vulkanischen Gesteins. In der Vergangenheit wäre solches Gestein einer natürlichen Temperaturgradienten ausgesetzt gewesen. Dafür könnten heiße Fluide aus dem Erdinnern emporgestiegen sein und stießen dabei auf kalte Gewässer oder Gestein. Bei der Suche nach dem Ursprung des Lebens sind solche hydrothermalen Mikrosmen ein von Forschern häufig verwendetes Modellsystem. Schon auf kleinem Raum treten große Temperaturschwankungen auf. Durch Wärmeeinflüsse lässt sich Konvektion verursachen.

Die Forscher machten erstaunliche Entdeckungen

Diese Szenarien bildeten die Forscher nach. Der Temperaturanstieg steigerte auch die Vervielfältigung der RNA-Sequenzen. Ein Problem dabei: Hohe Temperatur kann auch RNA zersetzen. Doch dies können die Biophysiker mit einem Trick umgehen, indem sie einen einfachen Wärmefluss einsetzen. Kleine RNA-Moleküle gelangen durch Strangtrennung in warme Regionen. Das Ribozym hingegen bevorzugt kältere Regionen. So bildete sich ein Mikrogolfstrom für die RNA-Moleküle. Die Ribozyme schlossen sich zu größeren Komplexen zusammen, was für die Forscher eine überraschende Entdeckung war. Dadurch verlängern die Ribozyme nämlich ihre Lebensdauer.

Die Entstehung des Lebens im Labor nachzustellen, ist allerdings noch begrenzt. Die Stränge sind noch recht kurz. Doch kurze RNA-Stränge vervielfältigen sich schneller. Dennoch ist komplexes Leben so noch nicht möglich. Doch die Modellberechnungen sind optimistisch, dass so etwas in Zukunft nachgestellt werden kann.

Ein Forscher erhofft sich die Antwort zur Entstehung des Lebens im All. Immer wieder finden Forscher verblüffende Erkenntnisse zur Entstehung unseres Lebens.