Erste Spuren des Lebens

4100 Millio­nen Jahre
oder 1000 Meter vor heute

Zeit­al­ter: Hadai­kum

Auf der mit 500 Millio­nen Jahren noch sehr jungen Erde geht die chemi­sche Evolu­tion in die biolo­gi­sche Evolu­tion über. Damit beginnt die Entwick­lung des Lebens.
Das Leben entsteht im Wasser und brei­tet sich auch dort aus. Ur-Zellen begin­nen sich zu vermeh­ren. Sie geben ihr Erbgut an ihre Nach­kom­men weiter. Dabei verän­dert es sich zuwei­len und unter­liegt der natür­li­chen Auslese.
Versu­che, dir während der Wande­rung von Station zu Station bewusst zu machen, wie unvor­stell­bar lang 4100 Millio­nen Jahre sind.

Die erste Atmo­sphäre besteht aus ca. 80 % Wasser­dampf, 10 % Kohlen­di­oxid sowie Schwe­fel­di­oxid, Stick­stoff und ande­ren klei­nen Mole­kü­len (Wasser­stoff, Schwe­fel­was­ser­stoff, Kohlen­mon­oxid, Methan, Ammo­niak). Durch Abküh­lung konden­siert der Wasser­dampf. Dauer­re­gen und die Bildung der Ozeane sind die Folge.


Im Nuvvuagit­tuq-Grünstein­gür­tel im Norden Kana­das an der Hudson-Bay wurden im Jahr 2016 mikro­sko­pi­sche Struk­tu­ren entdeckt, die denen von faden­för­mi­gen Mikro­or­ga­nis­men der heuti­gen Zeit an unter­see­ischen Schlo­ten (Schwarze Raucher) sehr ähnlich sind. Grünstein­gür­tel sind Mischun­gen aus vulka­ni­schen und Sedi­ment­ge­stei­nen mit einem sehr hohen Magne­sium- und Eisen­an­teil. Sie sind wahr­schein­lich durch die Akti­vi­tät unter­see­ischer heißer Quel­len entstan­den.

Seit wann gibt es Leben auf der Erde?

Das Alter dieses Gesteins wurde mit Datie­rungs­me­tho­den auf 3,8 bis 4,3 Mrd. Jahre bestimmt. Während der Entste­hung dieses Gesteins gab es mit großer Wahr­schein­lich­keit bereits mikro­bi­el­les Leben auf der Erde. Gestützt wird die Hypo­these weiter durch den Nach­weis von Eisen­oxid-Parti­keln und Karbo­na­ten, die auf eine biolo­gi­sche Herkunft der Substan­zen hindeu­ten, sowie durch eine Vertei­lung der Kohlenstoff­isotope 12C und 13C, die auf einen Ursprung aus orga­ni­schen Substan­zen hinweist. Die Entde­ckung bestä­tigt die Hypo­these von der Entste­hung des Lebens an heißen Quel­len am Meeres­bo­den und legt die Vermu­tung nahe, dass die Entste­hung von Leben unter geeig­ne­ten Bedin­gun­gen kein so unwahr­schein­li­cher Vorgang ist wie bisher ange­nom­men wurde.

Indi­rek­ter Nach­weis durch Stoff­wech­sel­pro­dukte

Die Schwie­rig­keit des Nach­wei­ses frühes­ter Lebens­spu­ren liegt auf der Hand. Die ersten Zellen waren Membran­vesikel ohne Zell­wand und deshalb nicht fossi­lier­bar, d.h. verstei­ne­rungs­fä­hig, und sie waren mit Sicher­heit mikro­sko­pisch klein. Ihre Exis­tenz lässt sich nur indi­rekt durch ihre Stoff­wech­sel­pro­dukte nach­wei­sen, sofern diese Spuren charak­te­ris­tisch für lebende Orga­nis­men sind, wie z.B. das 12C / 13C-Isoto­pen­ver­hält­nis. Bei den im Nuvvuagit­tuq-Grünstein­gür­tel gefun­de­nen Spuren handelt es sich um Häma­tit­röh­ren und Fila­ment­struk­tu­ren, die einen biolo­gi­schen Ursprung mit großer Wahr­schein­lich­keit vermu­ten lassen.

Die in etwas jünge­ren Gestei­nen auf Grön­land gefun­de­nen Stroma­to­li­the, die mit bloßem Auge erkenn­bar sind, lassen sich eindeu­tig auf einen biolo­gi­schen (bakte­ri­el­len) Ursprung zurück­füh­ren.

Ein gemein­sa­mer Vorfahre aller Lebens­for­men

Obwohl es theo­re­tisch mehrere Möglich­kei­ten zu Entste­hung und Aufbau leben­der Zellen gibt, hat sich auf jeden Fall einzig die heute auf der Erde exis­tie­rende Form durch­ge­setzt. Alle Lebens­for­men lassen sich auf einen gemein­sa­men Vorfah­ren zurück­füh­ren, der bereits über den univer­sel­len gene­ti­schen Code verfügte, die fünf Nucleo­tide zur Synthese von DNA und RNA sowie die 20 natür­lich vorkom­men­den L‑Aminosäuren zum Aufbau der Prote­ine verwen­dete.

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