Evolution: Entstehung des Lebens (Präbiotische Chemie)

Interessierte: Ursuppen-Simulationsexperimente

Inhalt

In diesem Artikel wird der Versuchsansatz von „Ursuppen"-Simulationsexperimenten vorgestellt und kritisch bewertet.

Hinführung

Ansatz vom gewünschten Ergebnis her bestimmt

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Hinführung

Stanley Miller gab 1953 mit seiner Veröffentlichung „A production of amino acids under possible primitive Earth conditions" („Herstellung von Aminosäuren unter möglichen Bedingungen einer einfachen Erde") einen entscheidenden Impuls zur experimentellen Prüfung von Modellen zur Lebensentstehung. Entsprechend den von H. Urey publizierten Vermutungen über die Zusammensetzung der Uratmosphäre der Erde (vgl. „Hypothesen zur Uratmosphäre") simulierte er eine hypothetische (=vermutete, angenommene) frühe Erde im Labor. In Abb. 115 ist ein typischer Versuchsaufbau für ein Miller-Simulationsexperiment dargestellt. Nach mehrtägiger Einwirkung von elektrischen Funkenentladungen auf ein entsprechendes Gasgemisch bildet sich ein heterogenes Produktgemisch. Das wässrige, gefärbte Produktgemisch wurde in der Folgezeit vielsagend als „Ursuppe" bezeichnet . Aus dem Rohprodukt konnte Miller – allerdings erst nach entsprechender Aufarbeitung – einige organische Verbindungen isolieren und nachweisen. Unter den Reaktionsprodukten fanden sich neben vielen anderen Stoffen auch einige Aminosäuren. Darunter wiederum waren auch solche Aminosäuren, die in Lebewesen vorkommen.

Die Erfahrungen bei den bis heute in vielen Varianten durchgeführten Ursuppen-Simulationexperimenten zeigen: unter Anwendung chemischen Know-hows kann man aus Gasmischungen einige für heute bekannte Lebewesen notwendige Stoffe herstellen. Damit ist eine Entsprechung zu einer hypothetischen frühen Erde, d.h. Abwesenheit spezieller Randbedingungen nicht gegeben, denn das chemische Know-how fehlt dort ja gerade.

Ansatz vom gewünschten Ergebnis her bestimmt

Weiter ist kritisch zu bewerten: Der experimentelle Ansatz in Millers Simulationsexperiment (Abb. 115) ist ausgehend vom erwarteten bzw. erhofften Resultat (nämlich: biologisch bedeutsame Syntheseprodukte) konzipiert. Dies soll am Beispiel des Kohlenstoffs dargestellt werden: Kohlenstoff (C) wird in reduzierter Form als Methan (CH₄) vorgegeben. Würde man den Kohlenstoff dagegen z.B. in Kombination mit Sauerstoff (O) als oxidierte Verbindung in Form von Kohlendioxid (CO₂) einsetzen, so stünde der Kohlenstoff nicht für den Aufbau komplexer Moleküle zur Verfügung. Die Ursache dafür ist, dass CO₂ eine sehr beständige Verbindung darstellt und erst mit entsprechendem Aufwand reduziert werden müsste.

Es müssten also präbiotische (=vor der Existenz von Leben) Mechanismen postuliert werden, die den oxidierten Kohlenstoff wieder reduzieren. Das ist zwar prinzipiell möglich, macht aber das Modell insgesamt komplizierter. Dies steht der Zielsetzung präbiotischer Modelle zur Lebensentstehung entgegen, nämlich von möglichst unspezifischen („primitiven") Bedingungen auszugehen.

Bis heute sind Versuche dieser Art unter vielfacher Variation der Gaszusammensetzung und -konzentrationen sowie der Energiequellen wiederholt worden. Im Artikel „Entstehung von Proteinen" werden die Resultate solcher Ursuppen-Simulationsexperimente vorgestellt und deren Bedeutung für die Modelle zur Lebensentstehung diskutiert.

Literaturhinweis: R. Junker & S. Scherer: Evolution – ein kritisches Lehrbuch. Giessen, 2001, Kapitel IV.8

Weitere Fragen zu diesem Thema

Ist durch die gescheiterten Experimente zur präbiotischen Chemie die zufällige Entstehung des Lebens widerlegt?

Autor: Harald Binder, 10.04.2004

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