Wissenschaftler Verblüfft: Entstand Das Leben Auf Der Erde Zweimal?

Ein internationales Wissenschaftlerteam unter der Leitung von Biologen der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf hat die Theorien über die Entstehung des Lebens auf der Erde neu betrachtet. Science Advances Laut einer in der Zeitschrift veröffentlichten Studie könnte der Übergang von unbelebter Materie zu lebenden Organismen in den beiden wichtigsten Lebenszweigen – Bakterien und Archaeen – unabhängig voneinander stattgefunden haben.

Der Biologe William Martin, einer der Autoren der Studie, weist darauf hin, dass einige wichtige Enzyme in Bakterien und Archaeen evolutionsgeschichtlich nicht miteinander verwandt sind. Daher vermuten die Wissenschaftler, dass der genetische Code zwar einen gemeinsamen Ursprung gehabt haben könnte, freilebende Lebensformen sich jedoch auf zwei unabhängigen Wegen entwickelt haben könnten.

Im Rahmen der Studie analysierten die Wissenschaftler die Proteinstrukturen wichtiger Stoffwechselenzyme in den Genomen von Bakterien und Archaeen. Den Ergebnissen zufolge LUCA – der vermutete gemeinsame Vorfahr aller Zellen – besaß Enzyme nur für einen Teil der Stoffwechselreaktionen. Die übrigen Prozesse könnten mithilfe von Metallen abgelaufen sein, die damals in der Umwelt vorhanden waren, möglicherweise an hydrothermalen Quellen.

Die Wissenschaftler unterschieden außerdem vier Entwicklungsstufen der Katalyse bei der Entstehung des Lebens. Zunächst waren die Reaktionen von Metallen in der äußeren Umgebung abhängig. Später entwickelten Protozellen nach und nach eigene Enzyme, und schließlich waren keine externen Katalysatoren mehr erforderlich. Nach Ansicht der Fachleute wurden Bakterien und Archaeen erst nach dieser Phase unabhängig voneinander zu freilebenden Organismen.

Die Biologin Natalya Mrnyaivach weist darauf hin, dass Bakterien und Archaeen unabhängig voneinander Enzyme entwickelten, die dieselben Aufgaben erfüllen, aber völlig unterschiedlich aufgebaut sind. Dies deutet erneut darauf hin, dass ihre evolutionäre Entwicklung getrennt voneinander verlaufen sein könnte.

Die Forscher schlugen außerdem einen alternativen Mechanismus vor, der in präbiologischen chemischen Prozessen die Rolle des ATP übernommen haben könnte. Sie stellten fest, dass Phosphorylierungsreaktionen unter Beteiligung von Phosphit und Palladium in wässriger Umgebung auf natürliche Weise ablaufen können. Nach Ansicht der Wissenschaftler könnte diese Entdeckung das Verständnis der frühesten Lebensphasen vereinfachen und helfen, neue Fragen zu beantworten.