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Schaumgeborenes Leben

erstellt von holgerkroker zuletzt verändert: 08.04.2011 11:37

Die Entstehung des Lebens ist eines der größten Rätsel für Geo- wie für Biowissenschaftler. Wie sich die komplexen Reaktionen ausbilden konnten, die am Ende zu einem lebenden Organismus führten, diese Frage treibt ganze Heerscharen von Forschern aus den verschiedensten Disziplinen um. Aber seit in den 50er Jahren die US-Chemiker Stanley Miller und Harold Urey ihre berühmten Experimente mit Ursuppe und Uratmosphäre durchführten, haben alle Erklärungen an der einen oder anderen Stelle Schwächen gezeigt. Auf der Jahrestagung der Europäischen Geowissenschaftlichen Union in Wien wurde jetzt ein weiteres Puzzle-Teil vorgestellt, das bisher isolierte Elemente eines möglichen Übergangs von Unbelebtem zu Belebtem zusammenbringen könnte.

Anak KrakatauAls der indonesische Vulkan Krakatau zwischen Java und Sumatra 1883 explodierte, schwammen kurz darauf gewaltige Flöße von Bimsstein über die Sunda- und die Javasee. "Die Flöße waren so groß, dass sie den Schiffsverkehr zum Erliegen brachten", berichtet Martin Brasier, Paläobiologe an der Universität Oxford, "Indonesien war für Wochen vom Welthandel abgeschnitten und noch ein Jahr später kamen Bimssteinflöße in Durban an." Auch in dem südafrikanischen Hafen sorgten die bis zu drei Meter dicken und etliche Kilometer langen Bimssteinschichten für Probleme.

Bimsfloß vor SantorinMartin Brasier ist weder ein Spezialist für Welthandel noch Reisender in Sachen Bimsstein, dafür aber einer der renommiertesten Experten für die Zeit in der Erdgeschichte, in der die Grundlagen des Lebens gelegt wurden. Die Entstehung des Lebens gehört zu den Wendepunkten in der Geschichte unseres Planeten - doch wir haben weiterhin größte Schwierigkeiten, ihn nachzuvollziehen. Es gibt zahlreiche Ideen, "aber", so Brasier, "es ist seit langem ein Rätsel, wie all das, was wir für den Ursprung des Lebens brauchen, zusammenkommen kann". Auf einer Exkursion nach Santorin kam ihm der Gedanke, dass Bims beim Übergang von der unbelebten zur belebten Natur eine Rolle gespielt haben könnte. Denn vor seinem Hotel auf der griechischen Vulkaninsel dümpelte über Tage ein Floß aus dem schaumigen Gestein im Meer und an den Stränden der Insel ist immer noch sehr viel davon zu finden, das bei einem gewaltigen Ausbruch vor über 3600 Jahren in die Luft geschleudert wurde.


Mt. St. Helens-Eruption, 18. Mai 1980Die berühmten Experimente von Miller und Urey in den 50er Jahren zeigten, wie man aus einfachen Zutaten Aminosäuren erzeugt, die Schwarzen Raucher und später das Hydrothermalsystem von Lost City geben Beispiele für hochreaktive Umgebungen, die in der Tiefe des Ozeans geschützt sind vor der aggressiven Sonnenstrahlung, Tonminerale haben großes Potential, komplexere biochemische Reaktionen zu erleichtern. All das sind wichtige Bausteine, aber jeder für sich genommen reicht für den Sprung zur Biologie nicht aus. Möglich, dass die Bimssteinflöße die isolierten Elemente zusammenbringen können. "Sie sind genau die Art von Schauplatz, an dem wir die Entstehung von Leben erwarten können", meint Brasier.

Bims nimmt bereitwillig Kohlenwasserstoffe und andere Substanzen auf, die die Reaktionspartner darstellen. Gleichzeitig bietet das Material wegen seiner schaumigen Struktur eine gewaltige Oberfläche für Reaktionen und abgeschlossene Kammern, in denen sich Stoffe anreichern und die Chemie beschleunigt ablaufen kann. Es schwimmt an der Meeresoberfläche, erhält also Salzwasser von unten und salzarmes Regenwasser von oben, wodurch ein Konzentrationsgefälle entsteht, das Stoffströme antreiben kann. Energie wird in Form von Sonnenstrahlung oder Blitzen geliefert. Und wenn das Bimsfloß irgendwann an einem der in der frühen Erdgeschichte ziemlich seltenen Strände landete, kam seine Fracht auch in Kontakt zu dortigen heißen Quellen mitsamt ihres chemischen Inventar.

Schwarzer RaucherNatürlich reicht in der Wissenschaft eine verführerische Idee nicht aus, sie muss auch belegt und getestet werden. Martin Brasier hat den ersten Schritt getan: In dreieinhalb Milliarden Jahre alten Gesteinsabfolgen in Australien und zwei Milliarden Jahre alten aus Kanada hat er große Lagen aus Bims gefunden. "Heute kann man sich 3,5 Milliarden Jahre alte Gesteine im Westaustralien ansehen, im Pilbara, und dort können wir über einen uralten Meeresboden laufen, über die Hydrothermalquellen und auch über die Buchten, die mit Bimssteinen gefüllt waren - und man sieht, dass dort alles zusammenkommt." Bimsstein biete für die nötigen Reaktionen eine dauerhaftere Umgebung als beispielsweise die Black Smoker, die sich ständig verändern und höchstens für fünf oder zehn Jahre stabile Verhältnisse bieten, erklärt Martin Brasier. In den Proben aus dieser Zeit fand Brasier die Reste von Überzügen aus katalytisch wirksamen Mineralen wie Ton, die die Reaktionen beschleunigen. "Der Bims zersetzt sich sehr schnell zu Tonmineralen, die dann die Gesteinsporen auskleiden und eine große Oberfläche für Reaktionen bieten", erklärt Brasier, "das ist genau das, was wir für die Entstehung des Lebens brauchen." Daneben fand er auch andere katalytisch wirksame Verbindungen, die beispielsweise den Stickstoff aus der Luft in eine für die Biologie verwertbare Form umwandeln.

MulgaDie Geländebefunde zeigen, dass im Bims die notwendigen Ingredienzien hätten zusammen kommen können. Jetzt muss es in Laborexperimenten darum gehen, die Abläufe nachzuvollziehen, an deren Ende schlussendlich das Leben entstand. "Man sollte jetzt mit Bimsstein experimentieren, ob er eine sinnvolle Umgebung für die Synthese früher Moleküle wie etwa Nukleinsäuren liefern kann", fordert Brasier.

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