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Biochemie:Ein Funke Leben

Wissenschaftler haben Stanley Lloyd Millers legendäres Ursuppen-Experiment von 1952 wiederholt - und einige Überraschungen erlebt.

Am Anfang war ein leerer Glaskolben. Dann füllte der Chemiestudent Stanley Lloyd Miller 200 Milliliter Wasser, Ammoniak, Methan und Wasserstoffgas hinein. Er schob einen Gasbrenner unter den Kolben und zwei Elektroden aus Wolfram in das Reaktionsgefäß, legte schließlich elektrische Spannung an, worauf Blitze durch den Kolben zuckten.

Ursuppe

Ursuppe Ein Versuchsaufbau von Stanley Miller

(Foto: Ned Shaw, University of Indiana)

Der Versuchsaufbau sollte die Erde imitieren, wie sie vor vier Milliarden Jahren ausgesehen haben mochte. Innerhalb einer Woche verfärbte sich der Urozean in Millers Glasgefäß. Erst rosa, dann dunkelrot, an der Innenseite des Kolbens schlug sich eine gelbliche Schicht nieder. Am siebten Tag schwammen fünf Aminosäuren in der Brühe, die als "Ursuppe" berühmt wurde. Sie könnten, so die Hypothese Millers, als Starter-Kit für das Leben auf der Erde gewirkt haben.

Ein Student schreibt Wissenschaftsgeschichte

Was Miller da im Jahr 1952 aufgebaut hatte, sollte zu einem der legendärsten Experimente aller Zeiten werden. Im Mai des darauf folgenden Jahres veröffentlichte er seine Ergebnisse im Fachblatt Science und schrieb sich damit in die Wissenschaftsgeschichte ein. Noch heute kommt kaum ein biowissenschaftliches Lehrbuch ohne eine Zeichnung seines Apparates aus.

Inzwischen bezweifeln Geowissenschaftler zwar, dass die Bedingungen der Urerde jenen in Millers Glaskolben glichen, die Grundbausteine des Lebens müssten also auf anderem Wege entstanden sein.

Dennoch behalten seine Experimente ihre Bedeutung. "Sie zeigten, dass aus anorganischen Zutaten Grundbausteine des Lebens entstehen können", erklärt der Konstanzer Wissenschaftshistoriker Ernst Peter Fischer.

Aus Chemie war Biologie geworden, "das hat vor allem psychologisch gewirkt". Als die Ergebnisse drei Jahre später von einer unabhängigen Forschergruppe bestätigt worden waren, hatte die Metapher von der Ursuppe längst Einzug gefunden in Comics, Filme und Romane.

Dabei konnte selbst Miller zu dieser Zeit noch gar nicht abschätzen, was seine Experimente damals tatsächlich hervorgebracht hatten. Erst eine Untersuchung mit modernen Laborgeräten konnte das jetzt zeigen - fast anderthalb Jahre nach Millers Tod am 20. Mai 2007.

Der Zufall musste der späten Entdeckung nachhelfen. Auf einem Foto erkannte der Chemiker Jeffrey Bada vom Scripps-Institut für Ozeanographie in Kalifornien ein altes Probengefäß, das sein Mentor und Freund Stanley Miller Anfang der 1950er-Jahre beschriftet haben musste, als er seine Experimente an der University of Chicago machte.

Alten Experimenten auf der Spur

Daraufhin durchsuchte Bada das letzte Labor Millers an der Universität von Kalifornien in San Diego und machte einen Überraschungsfund: Dort lagen nicht nur über 200 alte Proben, sondern auch die Aufbauten von zwei weiteren Experimenten Millers, die dieser 1955 ein einziges Mal in einer Publikation in einem Nebensatz erwähnt hatte.

"Das ist eine Schatzkiste, die uns noch lange beschäftigen wird", sagt Bada, der in 40 Jahren Zusammenarbeit nichts von diesem historischen Lager erfahren hatte.

Am wenigsten versteht er, warum Miller so ein Geheimnis aus den beiden anderen Versuchen gemacht hat, die nur in Details vom Originalaufbau abweichen. In beiden Fällen hatte Miller eine Art Düse eingebaut, die dafür sorgte, dass mehr Wasserdampf und etwas mehr Druck in dem System entstehen konnte.

Durch einen der wiederentdeckten Kolben zuckten jedoch keine Blitze, hier passierte darum recht wenig. Dagegen war der andere Aufbau, mit Düse und simulierten Gewittern, überaus produktiv.

Bada und seine Kollegen bezeichnen diesen Kolben als den "vulkanischen Apparat", weil er mit seiner Düse eine Atmosphäre erzeugte, wie sie im Krater eines Vulkans herrschen könnte. In den Proben fanden die Forscher sogar 22 Aminosäuren, die Mengen lagen sogar etwas über denen des Originalaufbaus, berichten sie in der aktuellen Ausgabe von Science (S. 404, Bd. 322, 2008). Warum Miller dem keine Bedeutung beigemessen hat, ist rätselhaft.

"Wir vermuten, dass er einen Teil der Produkte gar nicht messen konnte mit seinen damaligen Methoden", sagt Ko-Autor Adam Johnson, der wie Miller anno 1952 an seiner Doktorarbeit schreibt. Tatsächlich hatten die Forscher in Proben von Millers Originalaufbau 14 Aminosäuren gefunden, wo dieser nur fünf entdeckt hatte.