Wie das Leben entstand, ist natürlich eng verknüpft mit der Frage nach dem Wo? Geschah es in einer warmen Gezeitenpfütze, wie es sich Charles Darwin 1871 vorgestellt hatte? Dort kann Wasser abwechselnd verdampfen, frisches Ozeanwasser einströmen und den Gehalt organischer Moleküle so in die Höhe treiben. Dagegen spricht aber, dass Salzwasser Fettsäuren zerstört, wie sie für die Bildung von Protozellen notwendig gewesen sein könnten. Also doch kein Tümpel am Meeresufer?
Zwei heiße Kandidaten für Orte, an denen das Leben auch entstanden sein könnte, gibt es noch: Zum einen Tümpel in der Umgebung von Hydrothermalquellen, wie sie heute zum Beispiel noch im Yellowstone Nationalpark sprudeln. Zum anderen sogenannte Tiefseehydrothermalquellen (Schwarze Raucher oder Kalkschlote) an Rissen im Meeresboden.
Beide Typen von Quellen bieten ähnliche vorteilhafte Bedingungen: Die notwendigen Substanzen kommen in ausreichender Menge vor und sie können sich an Ton- und Gesteinsschichten sammeln, wo sie sich zu komplexeren Strukturen verbinden bilden können.
Aus manchen Tiefseequellen - etwa aus den Kalkschloten der sogenannten "Lost City" im Atlantik - strömt außerdem heißes, alkalisches Wasser in das kühle, saurere Meer. Dieser natürliche Ladungsunterschied ähnelt dem einer Batterie und könnte die Energie geliefert haben, die für die Entstehung des Lebens notwendig war. Nick Lane vom University College in London und William Martin von der Heinrich Heine Universität in Düsseldorf vermuten, dass die Zellen an diesem Vorbild gelernt haben könnten, selbst Energie zu gewinnen - eine Voraussetzung dafür, dass sie ihren ursprünglichen Lebensraum verlassen und die Erde erobern konnten.
Schlot in der "Lost City" im Atlantik.
(Foto: University of Washington/Woods Hole Oceanographic Institution)Überlebte Luca am sicheren Meeresboden?
Auch Luca, der gemeinsame Urahn irdischen Lebens, scheint die Hypothese von der Geburt in der Tiefsee zu stützen. William Martin veröffentlichte im vergangenen Jahr eine Studie, für die die Forscher 6,1 Millionen Gene von 2000 einfachen Bakterien und Archaeen untersuchten - letztere sind primitive Verwandte der Bakterien. Die Forscher analysierten die Verwandtschaftsverhältnisse zwischen den Einzellern, um auf diese Weise jenes Erbgut zu finden, das Luca besaß.
Die identifizierten 355 Gene sprechen dafür, dass Luca ohne Licht und Sauerstoff auskam. Dafür nutzte er Kohlendioxid, Wasserstoff und Stickstoff aus einer etwa 100 Grad heißen Umgebung für seinen Stoffwechsel. Außerdem benötigte Luca offenbar Metalle wie Eisen und Nickel sowie Schwefel und Selen. Alle diese Bedingungen sind in der Umgebung von Hydrothermalquellen in der Tiefsee zu finden, wo heute Organismen leben, in denen Lucas Gene noch vorkommen: Methanbildner (Archaeen) und Essigsäure erzeugende Bakterien.
Alles spreche dafür, sagt Martin, dass diese Organismen die ökologische Nische, in der Luca und zuvor das Leben überhaupt entstand, nie verlassen haben. (Wie sich Martin und sein Kollege Michael Russell sich die Entstehung des Lebens vorstellen, zeigt dieser Film.)
Doch Martins Vorstellung stößt auf Widerstand. John Sutherland von der University of Cambridge etwa hält es zwar für gut möglich, dass Luca am Meeresboden lebte. Aber das bedeute noch lange nicht, dass auch das Leben dort entstanden sei, sagte er der New York Times.
Möglicherweise, so seine Hypothese, entwickelten sich Lucas Vorgänger an der Oberfläche, erreichten dann auch die Tiefsee und überlebten dort, während vor etwa vier bis 3,8 Milliarden Jahren das "Große Bombardement" der Meteoriten an der Erdoberfläche alles zerstörte. Danach tauchten die Nachfolger Lucas wieder auf - als wären sie gerade erst entstanden.
Darwinsche Selektion auf molekularer Ebene
Wo auch immer das Leben genau entstand. Alle Theorien gehen von einer gemeinsamen Annahme aus: Das spätestens ab dem Zeitpunkt, als chemische Reaktionen zur Vermehrung der daran beteiligten Moleküle führten, eine Art Evolution möglich war. Kommt es bei der Vermehrung zu Abweichungen, können Produkte entstehen, die besser funktionieren als die Vorlage.
In dem chemischen Laboratorium der jungen Erde unterlagen deshalb schon die ersten Stoffwechselkreisläufe und Protozellen einer Selektion. Über die Jahrmillionen konnten sich so unter unzähligen Variationen von Molekülen und Systemen die jeweils am besten angepassten Formen durchsetzen.
Diese Annahme hat weitrechende Folgen für unser Weltbild: Damit wird das Prinzip der Evolution quasi von der lebendige auf die unbelebte Welt ausgedehnt. Dies würde nahelegen, dass die Tendenz, sich zu immer vorteilhafteren Formen zu entwickeln, nicht nur dem irdischen Leben zueigen ist, sondern schon im Wechselspiel von Atomen und Molekülen wirkt. Die Entstehung von Leben wäre dann nicht nur einfach ein Zufall.
Da die gleichen Atome und Moleküle im ganzen Universum vorkommen, ist ein weiterer naheliegender Schluss: Leben kann dort überall entstehen - es müssen nur die Bedingungen passen. Wir sind also wahrscheinlich nicht allein.
Aktualisierte Fassung vom 2. März 2017