Wikijunior Entwicklung des Lebens: Die Anfänge des Lebens

Wie könnte Leben sich entwickelt?

Etwa eine Milliarde Jahren^[1] nach Entstehung der Erde gab es Einzeller und Stromatolith. Es ist nicht bekannt, wie das Leben auf der Erde entstanden ist. Es gibt verschiedene Theorien, eine davon wird im Folgenden vorgestellt.

Stromatolith ca.3,4 Milliarde Jahre alt

Von der Chemie zur Biologie

Lebewesen regeln die chemischen Vorgänge in ihrem Inneren. Ein Hauptproblem beim Übergang von Chemie zu Biologie ist die Selbstregulation. Ein Vergleich mit der Marktwirtschaft soll dies verdeutlichen.

- Wenn in einer Fabrik die Lager voll sind, wird die Produktion gestoppt. (Endprodukte hemmen chemische Reaktionen.) In der Marktwirtschaft regelt sich die Produktion durch Angebot und Nachfrage. (In der Chemie regeln Ausgangsprodukte und Endprodukte die Reaktion.)

- In der Industrie gibt es ein Problem mit Abfallprodukten. Diese müssen entsorgt werden. Dies schmälert den Gewinn. Viele Unternehmer sind reich geworden, weil sie eine Idee hatten, wie man aus den Abfallprodukten etwas Wertvolles herstellen kann. Das Abfallprodukt wurde zum Rohstoff. (Das Endprodukt einer chemischen Reaktion kann zum Ausgangsprodukt einer weiteren Reaktion werden.)

* Schritt 1: Zyklus Ausgangsprodukte und Katalysatoren fördern chemische Reaktionen. Nach der Reaktion werden die Katalysatoren freigesetzt und stehen für weitere Reaktionen zur Verfügung. Deshalb spricht man von einem Zyklus. Endprodukte hemmen chemische Reaktionen.

* Schritt 2: Hyperzyklus ^[2] Das Endprodukt einer chemischen Reaktion wird in einer weiteren Reaktion zum Ausgangsprodukt. Dadurch wird die Produktion dieses Stoffes wieder in Gang gesetzt. Beide Zyklen steuern und erhalten sich in einer Symbiose gegenseitig.

Die Stoffwechselvorgänge jeder Zelle beruht auf einer Vielzahl von Hyperzyklen. Nach der Symbiose basierten Definition sind Hyperzyklen sehr einfachen Lebensformen auf Chemiebasis, Einzeller mit ihren ungeheuer vielen Hyperzyklen eine deutlich höhere Lebensform.

Lebewesen benötigen eine Begrenzung um ihre Bestandteile zusammen zu halten. Möglicherweise sind die ersten Lebewesen in kleinen Hohlräumen im Gestein entstanden zwischen denen chemische Stoffe zirkulierten. Erst viel später haben einzelne Zellen die Hohlräume verlassen und sich woanders niederzulassen. Die erste Lebensform war demnach nicht eine einzelne Zelle, sondern ein Lebensraum. Die erste biologische Lebensform war daher das Biotop. ^[3]

Lebewesen müssen kontinuierlich Nahrung aufnehmen. Diese besteht aus Chemikalien und liefern Baustoff und Energie. Damit Leben entstehen konnte, mussten die dafür erforderlichen chemischen Stoffe wie Zucker, Fette und Aminosäuren vorhanden sein. Wissenschaftler haben gezeigt, dass es für alle wichtigen Substanzen eine Anzahl von Möglichkeiten gibt, wie sie entstanden seien könnten. ^[4] Etliche Biologen meine deshalb, dass es im Weltall auf vielen Planeten und Monden Lebewesen gibt.

Die Erde zur Zeit der Entstehung des Lebens

Vor ungefähr 3,8 Milliarden Jahren, also vor einer unvorstellbar langen Zeit, war die Erde ein ganz anderer Planet als heute. Es wäre für einen Menschen wahrscheinlich kein gemütlicher Ort gewesen. Vor dieser Zeit war es auf der Erde über 100°C heiß, das ist heißer als kochendes Wasser. Die Luft bestand aus Schwaden von Wasserdampf, dem giftigen Kohlenstoffdioxid und dem stinkenden Schwefelwasserstoff sowie aus kleinen Mengen anderer Gase. Nun kühlte die Erdkruste ab und die Schwaden aus Wasserdampf begannen als Regen zu fallen. Dieser Regen war vermutlich nicht mit einem heutigen Regen zu vergleichen. Wahrscheinlich fiel das Wasser wie aus Wasserfällen herab. Dieser Regen dauerte einige Millionen Jahre und die Meere füllten sich allmählich.

Die Entstehung des Lebens

Es gibt mehrere Vorstellungen darüber, wie das Lebens auf der Erde entstanden ist - oder hier hingelangt sein könnte. Da niemand von uns persönlich dabei war und wir kein weiteres Sonnensystem samt Erde haben, um es auszuprobieren, ist es auch hier schwierig, aus Funden, Untersuchungen, Versuchen und Beobachtungen zu schließen, was damals wirklich passiert ist.

In den zuvor genannten Meeren befanden sich aber sicher all die Atome oder Elemente, die für die Entstehung des Lebens notwendig gewesen sind, aber vermutlich nicht in Form jener großen organischen Moleküle, die notwendig sind, damit etwas lebt. Selbst das ist aber nicht ausgeschlossen, weil, wie bereits beschrieben, in Kometen bereits verschiedene organische Moleküle gefunden wurden, die als Bausteine des Lebens dienen können und unter günstigen Umständen auch den Aufprall des Kometen auf der Erde unbeschädigt überstehen können.

Diese Mischung aus Wasser und anderen wichtigen Materialien wird Ursuppe genannt. Diese enthält also das für das Leben notwendige Material, aber zumeist nicht in der Anordnung und Zusammensetzung, wie es für Leben notwendig ist. Dies kann man mit einem Fahrrad vergleichen - fein gemahlen und in eine Tüte verpackt, kann man es nicht als Fahrrad nutzen, erst wenn alles richtig angeordnet ist. Selbst wenn man das Fahrrad nur in seine verschraubbaren Bestandteile zerlegt, ist dieser Haufen Material nicht als Fahrrad verwendbar. Diese Anordnung des Materials macht also den wesentlichen Unterschied aus. Man sagt auch, das funktionsfähige Fahrrad enthält mehr funktionswichtige Struktur und Ordnung, Information als eine Tüte mit zermahlenem Fahrrad darin. Vergleicht man beides, so erkennt man schnell, dass es gar nicht so einfach ist, aus dem Tüteninhalt ein Fahrrad zu machen. Lebewesen enthalten entsprechend Struktur, Information und Ordnung, meist komplizierter noch als die von einem Fahrrad. Aus der alltäglichen Beobachtung wissen wir auch, dass sich aus solch einer Tüte von Material nicht einfach von selbst ein Fahrrad oder sonstiges Ding bildet, welches Funktion, Information und Ordnung hat. Damit dies geschieht, muß es also mehr geben als die Tüte voll Material. Das ist das wesentliche Problem, übertragen auf die Entstehung des Lebens: Wie entsteht aus der ungeordneten Ursuppe ein Ding mit Funktion, Information und Ordnung?

Lebewesen haben zudem noch andere Eigenschaften als ein Fahrrad: Als Lebewesen gilt gemeinhin, was sich von seiner Umwelt ausreichend abgrenzen kann, aber auch mit dieser Energie und Materie kontrolliert austauschen kann. Form und Verhalten wird zu einem guten Teil durch Regeln bestimmt, die zu dem Lebewesen gehören. Ein weiteres relevantes Kriterium eines Lebewesens ist es, dass es sich selbst vervielfältigen kann, also ungefähre Kopien von sich herstellen kann, Nachkommen eben.

Aus den alltäglichen Beobachtungen her gemeinhin bekannt ist, dass die Unordnung eines Dings mit der Zeit zunimmt. Wenn wir das Beispiel mit dem Fahrrad hernehmen, es rostet, hat einen Platten, verfällt mit den Jahrzehnten. Aus der erwähnten Tüte mit Material wird nicht irgendwann von selbst ein Fahrrad, unter dem Einfluß der Umwelt wandelt sich ein Fahrrad hingegen über die Jahrzehnte oder Jahrhunderte zu einem unbrauchbaren Haufen Material. Auch beginnt das Rad nicht irgendwann von alleine, auf selbst gewählten Pfaden durch die Gegend zu eilen. Stattdessen strebt so ein Haufen Material eher einer gleichmäßigen Verteilung zu, leert man die Tüte mit dem Material draußen auf einen Haufen, ist recht zügig festzustellen, wie sich das Material allmählich gleichmäßiger in der Umgebung verteilt, statt sich zu etwas wie einem Fahrrad zusammenzuziehen.

Bei der Entstehung des Lebens scheint hingegen ein umgekehrter Prozess vorzuliegen. Aus einfachen Atomen und Molekülen sollen komplizierter anmutende Dinge entstehen, die sich letztlich selbst reproduzieren können, die zum guten Teil selbst über ihr Schicksal bestimmen können, also Lebenwesen. Dies scheint zunächst ein Prozess zu sein, bei dem die Ordnung zunimmt.

Wer also erklären will, wie das Leben entstanden ist, muß zunächst erklären, wie aus der ungeordneten Ursuppe etwas werden konnte, was all dies kann. Und diese Erklärung muß natürlich mit dem vereinbar sein, was die Physik der unbelebten Dinge vorgibt, denn das Lebewesen ist Teil dieser mit Physik erklärbaren Welt. Aus dem unbelebten Material kann also das Leben nur auf einem Wege entstanden sein, der mit diesem normalen Verhalten übereinstimmt, bei dem im Mittel etwas entsteht, was weniger Ordnung und Information hat als zuvor und nicht mehr.

Auch hier ahnt man schon, wie das gehen kann, wenn etwas mehr Ordnung und Information bekommen soll, so ist es notwendig, daß dafür die Ordnung und Information in dessen Umgebung umso mehr abnimmt, um dies wieder auszugleichen. Im Grunde tun dies Lebewesen unentwegt, um sich selbst am Leben zu halten. Was uns dabei als Teilergebnis kompliziert anmuten kann, kann von dem gesamten Entstehtungsprozess her doch sehr einfach unten den gegebenen Bedingungen sein.

MUexperiment

Direkte Entstehung des Lebens aus der Ursuppe?

In den entstehenden Meeren gab es eine Vielzahl an herausgewaschenen Mineralien und anderen chemischen Stoffen und es zuckten in der Luft über dem Meer gigantische Blitze. Das wird die Ursuppe genannt.

Eine direkte Entstehung des Lebens aus der Ursuppe wird in etwa so erklärt: Durch die Energie der Blitze bildeten sich aus den chemischen Stoffen im Meer chemische Verbindungen, unter anderem auch sehr große Moleküle. Es gab ein ziemliches Getümmel an solchen Verbindungen und manche schlossen sich auch zusammen und irgendwann entstanden Verbindungen, die sich vermehren konnten. Das waren vermutlich die ersten, wenn auch sehr primitiven Formen des Lebens. Man kann sich vorstellen, dass dieser Prozess einige Jahrmillionen dauerte und an vielen Orten der Erde gleichzeitig ablief.

Die Möglichkeit wird durch Funde unterstützt, etwa 3,5 Milliarden Jahre alte Versteinerungen von frühen Vorformen von Einzellern in Südafrika gefunden wurden. Die Funde belegen aber natürlich nur, dass es die Vorformen zu jener Zeit gab, nicht wie sie entstanden sind.

Diese Überlegungen klären aber nicht im Detail, wie es möglich war, dass aus einfachen Molekülen komplexere, große Moleküle entstanden, die sich schließlich selbst reproduzieren konnten.

Lightning In Sky

Auch aus unserem Alltag kommt uns die Idee nicht sehr vertraut vor: Wenn der Blitz einschlägt, entsteht meist nichts Komplizierteres, von Funktion, Ordnung und mehr Information. Schlägt der Blitz in ein Lebewesen ein, ist es eher tot oder zumindest nicht mehr voll funktionsfähig, zumindest schlechter dran als ein ähnliches Lebewesen, welches nicht getroffen wurde. Immerhin, weil das ja alles sehr lange gedauert hat, mag es ja sein, dass wirklich die meisten großen Moleküle gleich wieder zerstört wurden, aber eine sehr kleine Anzahl sich dabei auch zu etwas Komplizierterem hat verbinden können. Allerdings verteilen sich diese in einem Urmeer recht schnell, so dass es wieder nicht so wahrscheinlich ist, dass sie auf geeignete ähnliche Moleküle stoßen, mit welchen sie sich zu etwas noch Komplizierterem zusammenschließen können, bevor sie der nächste Blitz wieder zerlegt.

So gilt es also, diese Überlegungen zu verfeinern, also vielleicht doch statt der Blitze eine weniger zerstörerische Energiequelle, dazu etwas, was die größeren Moleküle zusammenhält, damit das alles plausibler klingt?

Entstehung im Gestein, etwa in der Nähe von Unterwasservulkanen?

Blacksmoker in Atlantic Ocean

Was würde man im Alltag nehmen, um große Dinge beisammen zu halten und die kleinen durchlaufen zu lassen? Natürlich - ein Sieb! Gab es das damals, zu Zeiten der Ursuppe? In der Tat, denn damals war unsere Erde ja noch viel heißer als heute und am Grunde der Urmeere gab es Unterseevulkane. Und einige Vulkane produzieren Gestein, durch welches Wasser wie durch einen Schwamm fließen kann, man sagt, es ist porös. Man kennt etwa den Bimsstein, der entsteht, wenn der Vulkan seine Lava mit viel Gas vermischt ausspuckt. Es gibt aber noch andere Möglichkeiten für poröse Gesteine. Solch ein Gestein mit Hohlräumen eignet sich jedenfalls, damit Wasser hindurchströmen kann. Große Objekte bleiben darin hängen und können sich dadurch mit der Zeit auf recht engem Raum ansammeln, statt sich in der freien Ursuppe zufällig zu verteilen.

Und der Vulkan macht noch viel mehr - am Vulkanschlot ist es wärmer als in der Ursuppe weiter weg. Strömt also Wasser durch den Stein, ist es auf der Seite des Vulkanschlots etwas wärmer als auch der abgwandten Seite. Zudem strömen aus dem Vulkanschlot viele verschiedene nützliche chemische Stoffe und einfache, aber wichtige Materialien, in der Nähe des Schlotes ist davon mehr vorhanden als weiter weg in der verdünnten Ursuppe. So aber entsteht ein Strom von Energie und chemischen Stoffen durch das Gestein.

Versuche und Rechnungen haben nun in der Tat ergeben, dass unter solchen Bedingungen die angesammelten großen Moleküle im Stein genug Zeit haben, um sich allein durch die Strömung von Material und Energie zu noch größeren zusammenzufügen, welche wiederum Eigenschaften aufweisen, die es ermöglichen, daß in dem Stein von bestimmten großen Molekülen aus dem durchströmenden Material Kopien erzeugt werden.

Damit all dies klappt, ist es sehr wichtig, daß der Vulkan über längere Zeit einigermaßen gleichmäßig Energie und chemische Stoffe durch den Stein transportiert, also anders als ein Blitz keine monentane Störung des Gleichgewichtes der Unordnung in der Ursuppe ist, sondern fortwährend ein Ungleichgewicht bereitstellt, so dass auf Kosten der Umgebung in dem Gestein kompliziertere, große Moleküle kopiert werden, allein aus den normalen Eigenschaften dieser Moleküle heraus.

Damit ist aber eine Vorstufe des Lebens erreicht, die Fähigkeit, ungefähre Kopien anzufertigen, was somit keine Eigenschaft ist, welche den Lebewesen allein vorbehalten ist, unter solch günstigen Bedingungen gelingt das auch unbelebten Materialien. Bei diesen ersetzt der poröse Stein zunächst die Abgrenzung von der Außenwelt, wie sie für Lebewesen notwendig ist, durch den Stein und den Vulkan erfolgt der kontrollierte Austausch von Energie und Material mit der Umgebung. Erst später ersetzen Hüllen und kompliziertere Schutzmechanismen den porösen Stein, die Moleküle werden selbständiger und stabiler und können auch in der freien Ursuppe weiter weg vom Vulkan bestehen.

Da sich mit der Zeit auch das Wetter beruhigt und Blitze weniger häufig und heftig einschlagen, verbessern sich die Chancen, in der Ursuppe zu überdauern. Aus diesen Vorläufern des Lebens konnten sich so unter geeigneten, geschützten Bedingungen mit der notwendigen, kontinuierlichen Zuführung von Material und Energie letztlich kompliziertere Moleküle bilden, die man als sehr einfaches Leben bezeichnen kann.

Damit ist aber der schwierigste Schritt von unbelebtem, einfachem Material der Ursuppe hin zu eigenständigen Lebewesen gemacht. Die so entstandenen Wesen sind stabil und entwickelt genug, um durch weitere Verbindungen untereinander und zufällige Veränderungen beim Kopiervorgang weitere Wesen zu bilden, welche andere Eigenschaften aufweisen, die in einigen Fällen einen Schritt weiter zum Leben hin waren, die stabiler waren, selbständiger in der Ursuppe unterwegs oder sonst Vorteile hatten, die dazu führten, dass diese in größerer Zahl vervielfältigt wurden als andere, einfachere Strukturen.

Leben aus dem Weltraum (Panspermie)?

Halebopp031197

Eine andere, alternative Idee ist aufgekommen, nachdem man herausgefunden hatte, daß jene Kometen, die einst das Wasser zur Erde gebracht haben, auch geringe Mengen von Molekülen enthalten, die als Vorgänger des Lebens gelten. Ein A. Kirchner hat daraufhin die Vermutung geäußert, dass die ersten Lebenskeime aus der sogenannten Oortschen Wolke stammen, dem äußersten Bereich unseres Sonnensystems, wo es noch viel Material aus der Entstehungszeit unseres Sonnensystems gibt und woher einst das Wasser auf die Erde gekommen ist.

Diese Materiebrocken am Rande des Sonnensystems bestehen vermutlich noch in der gleichen Zusammensetzung aus dem Material, aus welchem einst das Sonnensystem entstanden ist, wobei es sich zum großen Teil um Material handeln dürfte, welches aus anderen Sonnensystemen stammt, die irgendwann am Ende ihrer Lebensdauer durch Explosion ihrer Sonne zerstört wurden, also schon eine Entwicklung von mehreren Milliarden Jahren als andere Sonnensysteme hinter sich hatten, bevor unser Sonnensystem entstanden ist. Sollte es in diesen Sonnensystemen also Leben gegeben haben, ist es nicht unplausibel, dass es etwas davon auf diese Trümmer geschafft hat und durch die niedrigen Temperaturen im Weltraum überdauern konnte. Zu bedenken ist dabei, dass die ersten Sterne erst noch jene Atome erzeugen mußten, aus denen das Leben sich hauptsächlich zusammensetzt, die ersten Sternensystemen mußten also zwangsläufig unbelebt sein. Erst mit deren Explosion gab es die notwendigen Atome, aus denen irgendwo in einem Sternensystem dann irgendwie das Leben entstanden wäre, ähnlich wie in den vorherigen Abschnitten skizziert vermutlich. Wiederum durch Explosion dieser Sterne wäre es den Lebenskeimen dann möglich gewesen, sich auf die weite Reise durchs Weltall zu machen, um dann irgendwann und irgendwo eine Dichte zu erreichen, die ausgereicht hat, um unser Sonnensystem zu bilden. Anzumerken ist hier allerdings auch, dass bei solch Sternexplosionen sehr viel lebensfeindliche Strahlung und sonstige schwerwiegende Einwirkungen auf Lebewesen eintreten, so dass davon auszugehen ist, dass ein Großteil eventuell vorhandenen Lebens auf einem Planeten bei solch einer Explosion seines Sterns sicherlich zerstört wird.

Haben doch irgendwelche Lebewesen überlebt und die lange Reise und Zeit bis zur Entstehung unseres Sonnensystems unter den lebensfeindlichen Bedingungen im Weltraum überstanden, müßten dann aus der winzigen Restmenge an Material die Lebenskeime mit dem Wasser auf die Erde gelangt sein, der aller größte Teil davon wird aber in der Sonne verglüht sein oder in den großen Planeten unseres Sonnensystem vernichtet worden sein.

Daher stellen einige Forscher auch Überlegungen an, ob es nicht möglich sein könnte, dass die organischen Moleküle in Kometen direkt im Weltraum entstanden sein könnten. Die Bedingungen auf solchen Kometen im Weltraum sind allerdings nur schwierig plausibel abzuschätzen. Strahlung und kleinere Partikel, die im Weltraum häufig auf den Kometen treffen, könnten eine Rolle spielen. Dies sind aber zufällig verteilte Ereignisse, die nicht einfach nachvollziehbar sind.

Wie sieht es aber aus, wenn solch ein Eisbrocken als Komet die Erde trifft? Der Komet durchquert dabei mit hoher Geschwindigkeit die Luft um die Erde herum und erwärmt sich dabei stark, das Wasser verdampft. Der komplette Komet verdampft eventuell sogar, manchmal bleibt aber ein Brocken aus Gestein oder Metall übrig und schlägt auf der Erde ein und erhitzt dabei seine Umgebung und sich selbst sehr stark und kann dabei auch komplett verglühen.

Leben ist empfindlich gegenüber Hitze. Können die Lebenskeime dies alles überlebt haben? Die meisten vermutlich nicht, aber wenn etwa in der Luft das Wasser verdampft, könnten es diese oder jene Moleküle schon unbeschadet an Staub oder Regentropfen geheftet bis hinunter zur Ursuppe überstanden haben. Wenn heute etwas einschlägt, kann man das zumindest untersuchen und da gibt es natürlich gelegentlich die genannten Spuren von Molekülen, die dem ähneln, was für Leben gebraucht wird. Es gibt aber keine Anhaltspunkte dafür, dass immer mal wieder und anderes Leben durch solche Einschläge auf der Erde aufgekommen ist, was man wohl erwarten könnte, wenn dies alte Kometenmaterial letztlich von diversen anderen Sonnensystemen stammt, die irgendwann einmal durch die Explosion ihres Sterns zerstört worden sind. Aber vielleicht hat ja auch nur eine Art von Leben überdauert und was jetzt vielleicht noch herunterfällt, kann sich mit dem bereits vorhandenen, weit fortgeschrittenen Lebensformen nicht mehr messen und überdauern.

Diese Überlegung mit dem Leben von Auswärts der Erde klärt allerdings nicht, wie diese Moleküle oder gar Organismen wiederum entstanden sind. Damit klärt sich also letztlich nicht die Entstehung des Lebens selbst, sondern allenfalls, wie dieses auf die Erde gelangt ist, falls es nicht auf dieser selbst entstanden ist. Der Weg dieser Lebenskeime ist weit und lang - über Milliarden von Jahren dürften die meisten unterwegs gewesen sein, bevor die Erde entstanden ist.

Da die Erde gerade in ihrer Anfangszeit immer wieder von Kometen getroffen wurde und dabei wiederum auch Material von der Erde wieder ins Weltraum gelangt ist, ist es umgekehrt auch möglich, dass auf der Erde entstandenes Leben auf diese Weise mit der Zeit auf andere Planeten wie etwa den Mars oder Monde von anderen Planeten gelangt ist - oder auch umgedreht vom Mars auf die Erde. Da auch der Mars in seiner Anfangszeit über Meere und aktive Vulkane verfügt hat, kann also nicht ausgeschlossen werden, dass dort Leben entstanden ist, welches durch Kometeneinschläge auf die Erde gelangt ist oder auch umgedreht.

Und wie nun wirklich?

Da es letztlich schwierig ist, genau nachzuvollziehen, was in der fernen Vergangenheit wann wo passiert ist, konzentrieren sich viele Forscher heute eher darauf herauszufinden, unter welchen Umweltbedingungen es möglich und wahrscheinlich ist, dass sich reproduzierende Moleküle, wie wir sie auf der Erde kennen, entstehen können und wie lange es solche Umweltbedingungen geben muß, damit dies geschieht. Wenn sich dabei herausstellt, dass es auf der Erde lange genug geeignete Bedingungen gegeben hat, damit Leben entstehen kann, kann vermutet werden, dass unter ähnlichen Bedingungen auch woanders Leben in ähnlicher Weise entstanden sein kann. Daher wäre es dann letztlich unerheblich, ob das hiesige Leben auf der Erde, dem Mars oder woanders entstanden ist, trotzdem könnte man ungefähr angeben, was notwendig gewesen ist, damit es entsteht. Ferner kann damit vermutet werden, dass auch an anderen Orten unabhängig vom Leben auf der Erde ähnlich strukturiertes Leben entstehen kann, wenn dort ähnliche Bedingungen vorliegen. Dies schließt wiederum nicht aus, dass auch andere Bedingungen Voraussetzungen für die Entstehung von Leben schaffen könnten.

Derzeit sieht es jedenfalls so aus, als hätte es auf der Erde genug Zeit und Bedingungen gegeben, unter denen Leben aus unbelebtem Material entstehen konnte. Und vermutlich gab es das auch ein oder zwei Sternengenerationen früher bereits, nur wären da die Wege bis zur Erde lang gewesen und unterdessen wäre sicherlich über die meisten Lebenskeime allerhand Unheil hereingebrochen, was sie ausgelöscht hätte. Es kann wohl auch nicht ausgeschlossen werden, dass zumindest größere organische Moleküle, Vorstufen des Lebens auf verschiedenen Wegen in Gaswolken im Weltraum oder auf Kometen gebildet wurden. Das Leben oder jedenfalls Vorstufen davon müssen also nicht einmal auf Planeten entstanden sein.

Einzeller entstehen

Aus den Frühformen des Lebens entstanden dann vor fast 3,5 Mrd. Jahren die ersten Einzeller. Gleich zu Beginn spalteten sie sich in zwei Hauptlinien auf:

Bakterien
Archaebakterien

Bei beiden Gruppen entwickelten sich mehrere Hundert Arten, die alle Lebensräume auf der Erde besiedelten. Einige Arten besiedelten Höhlen, Geysire und heiße Schlammtümpel auf dem Festland. Cyanobakterien, auch Blaualgen genannt, besiedelten die Ozeane und bildeten mit Mineralien die ersten Riffe, Stromatolithen genannt. Es sind zahlreiche Fossilien solcher Stromatolithen aus der Zeit vor über 3 Mrd. Jahren gefunden worden.

Langsam begannen die Mikroben auch ihre Umwelt zu verändern. Schwefelgase wurden zu Elementaren Schwefel verwandelt, Ammoniak zu Stickstoff und Methan zu Kohlendioxid.

Am wichtigsten aber war die Tätigkeit der Cyanobaktieren! Sie entwickelten die Fotosynthese und entzogen der Luft dadurch viel Kohlendioxid und setzten Sauerstoff frei, dass sich zunächst im Ozean ansammelte. Vor 2,5 Mrd. Jahren entwich dann das Gas zunehmend in die Atmosphäre. Mit den Mineralien aus den Vulkanen und den immer wieder einschlagenden Meteoriten bildeten sich viele neue Erze, die sogenannten Bändererze. Vor allem bestanden sie aus rotem Eisenoxid, das uns als Rost bekannt ist. Da auch noch der Kohlendioxid-Gehalt in der Atmosphäre stark gesunken war, führte das gleichzeitig zu einer gewaltigen Eiszeit, die erst durch die Tätigkeit der Vulkane langsam zu Ende kam.

Aus dieser Zeit müssen auch schon die ersten Viren existiert haben. Leider gibt es kaum Überreste von ihnen.

Endosymbionthentheorie einfach erklärt

"Sym" heißt zusammen und bio kennt ihr aus dem Wort "Biologie", es heißt "leben". "Sym-bio-se" heißt also wörtlich zusammenleben. Die Vorsilbe "Endo" stammt aus dem griechischen und heißt "innen". "Endo-sym-bio-se" heißt daher innen zusammenleben. Und die Endosymbiontentheorie beschäftigt sich mit der Vorstellung, daß eine Bakterie in einer größeren Zelle lebt.

Alle Lebewesen bestehen aus Zellen. Einzeller aus einer Zelle, Mehrzeller aus vielen. Jede Zelle enthält verschiedene Elemente, die sogenannten "Organellen". Am bekanntesten sind der Zellkern, die Plastiden und die Mitochondrien. Da sich letztere beide so teilen, als wären sie eigenständige Bakterien, kam die Theorie auf, das sie früher auch solche gewesen waren.

Man erklärt sich das wie folgt:

Vor etwa 2,5 Mrd. Jahren nimmt ein Archaebakterium andere Bakterien als "Untermieter" in sich auf. Diese neue Gemeinschaft nennen die Forscher Eucaryotische Zelle und den Vorgang "Endosymbiose". Das Wort ist aus mehreren Teilen zusammengesetzt. Folgte dann auch noch ein Cyanobakterium diesen Weg, so machte sich der Eucaryot auch noch die Fotosynthese für sich nutzbar. Eine solche erweitere Endosymbiose führte zu Pflanzen, ansonsten zu Tieren.