Abiogenese Definition
Abiogenese ist die Entstehung von organischen Molekülen durch andere Kräfte als lebende Organismen. Während Organismen mit Hilfe von Enzymen relativ leicht Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen herstellen können, erfordert dies ansonsten einen hohen Energieaufwand. Schon früh in der Geschichte der Wissenschaft wurde diese Tatsache genutzt, um die Evolutionstheorie zu widerlegen, da man sich nicht vorstellen konnte, wie organische Moleküle aus nicht-organischen Quellen erzeugt werden könnten. Die Theorie der Abiogenese als Evolutionstheorie erhielt viel Anerkennung, als Stanley Miller sein berühmtes Experiment durchführte, mit dem er versuchte, den anorganischen Beginn des Lebens zu beweisen.
Miller kombinierte verschiedene Gase, von denen man annahm, dass sie in der frühesten Phase der Erde vorhanden waren. Diese Gase wurden in einer Kammer kombiniert und wochenlang mit einer großen Menge Elektrizität geschockt. Nach dem Versuch analysierte Miller die Proben. Er stellte fest, dass die Moleküle begonnen hatten, sich zu weiter entwickelten Molekülen zu verbinden. Miller stellte die Theorie auf, dass sich diese Moleküle im Laufe von Milliarden von Jahren zu selbstreplizierenden Versionen wie RNA und DNA verbinden könnten. Weitere Laborexperimente bestätigten diese Erkenntnisse in späteren Jahrzehnten. Mehrere sehr präzise Experimente lieferten ausreichende Beweise dafür, dass viele der molekularen Strukturen von Zellen aus anorganischen Lösungen unter Zufuhr von Energie entstehen können. Sowohl Polypeptide (Proteine) als auch RNA wurden auf diese Weise synthetisiert.
Die Synthese von Proteinen und RNA im Labor ist ein entscheidender Beweis für die Theorie der Abiogenese. Es wird angenommen, dass die Abiogenese dieser Moleküle zu selbstreplizierenden RNA-Molekülen führen könnte. Sowohl Proteine als auch RNA-Moleküle sind dafür bekannt, dass sie als Katalysatoren wirken. Diese durch die Abiogenese entstandenen Moleküle könnten wichtige Reaktionen katalysieren, die zur Replikation von RNA und zur Bildung von Komplexen wie dem Ribosom führen könnten, das Proteine aus RNA-Botschaften übersetzt. Die Bildung dieser beiden Moleküle durch die Abiogenese beweist, dass die ersten Schritte der Abiogenese-Theorie stattgefunden haben könnten. Aufgrund des hohen Energieverbrauchs argumentieren einige Wissenschaftler, dass die Abiogenese-Theorie die Menge an Blitzen und anderen Energiequellen in der frühen Atmosphäre nicht berücksichtigt.
Abiogenese-Theorie
Die Abiogenese-Theorie ist die Theorie, dass alles Leben aus anorganischen Molekülen entstanden ist, die sich aufgrund von Energiezufuhr auf unterschiedliche Weise neu kombiniert haben. Diese verschiedenen Formen bildeten schließlich ein selbstreplizierendes Molekül, das möglicherweise die anderen durch die Abiogenese entstandenen Moleküle nutzte, um die Grundstrukturen des Lebens, wie z. B. die Zelle, zu schaffen.
Genauso wie sich die Populationen in der Evolution der Organismen im Laufe der Zeit verändern, beinhaltet die Evolution der Moleküle die Veränderung der Moleküle im Laufe der Zeit. Wissenschaftler vermuten, dass die ersten selbstreplizierenden Moleküle wahrscheinlich RNA-Moleküle waren. Von einigen RNA-Molekülen ist bekannt, dass sie die Bildung neuer RNA-Moleküle katalysieren können, wie dies bei den Ribosomen fast aller Lebewesen auf der Erde der Fall ist. Eines dieser frühen RNA-Moleküle bildete sich genau so, dass es ein mit ihm identisches RNA-Molekül hervorbrachte. Die Konzentration dieses Moleküls in der präbiotischen Suppe stieg drastisch an, und das Molekül interagierte weiter mit sich selbst und einigen Proteinen, die sich um es herum bildeten, ebenfalls durch Abiogenese.
Schließlich erhielt das RNA-Molekül Mutationen, die es ihm ermöglichten, ein Protein zu synthetisieren, das mehr RNA produzierte. Andere Mutationen führten zur Bildung von Proteinen, die aus RNA DNA-Stränge synthetisierten. So wurde das Genom des modernen Organismus geboren. Im Laufe der Jahrmillionen der Evolutionsgeschichte häuften sich die Veränderungen in diesen Molekülen langsam an und führten zu der Komplexität des Lebens, die wir heute sehen. Verschiedene Wissenschaftler, die sich mit der Abiogenese-Theorie beschäftigen, streiten sich über den genauen Zeitpunkt, an dem die Abiogenese in die Biogenese übergeht. Ähnliche Argumente gibt es auch bei der Frage, ob Viren lebende Organismen darstellen oder nicht. Abiogenese ist per Definition einfach die Entstehung organischer Moleküle aus anorganischen Quellen. Sie impliziert nicht notwendigerweise, wo das Leben beginnt.
- Evolution – Der Prozess, der Populationen von Organismen im Laufe der Zeit verändert und sie an die Umwelt anpasst.
- Anorganisch – Moleküle, die wenig Kohlenstoff enthalten und nicht in lebenden Organismen entstehen.
- Organisch – Moleküle, die in lebenden Organismen synthetisiert werden und viele Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungen enthalten.
- Ribosom – Eine der ersten zellulären Maschinen, die in der Lage ist, Proteine aus RNA-Molekülen und Aminosäuren herzustellen.
Quiz
1. Ein Virus heftet sich an eine Zelle und injiziert seine DNA in eine Zelle. Die Proteine und Strukturen der Zelle bilden aus der DNA Proteine, die weitere virale DNA und Proteinhüllen bilden. Derzeit werden Viren nicht als „lebendig“ angesehen. Ist das Abiogenese?
A. Ja, denn das Virus ist kein lebender Organismus, aber es bildet Proteine.
B. Nein, weil die Zelle immer noch für die neuen Materialien verantwortlich ist.
C. Ja, aber nur, wenn das neue Material keinen Kohlenstoff enthält.
2. Welcher der folgenden Punkte ist eine gültige Kritik an der Abiogenese-Theorie?
A. Die Energie, die benötigt wird, um selbstreplizierende Moleküle herzustellen, ist außerhalb des Labors nicht möglich.
B. Wir können nicht wissen, wie die Atmosphäre der Vor-Erde aussah.
C. Wenn sich die RNA zuerst gebildet hätte, gäbe es keinen Grund für die DNA.
3. Warum verbinden sich Moleküle in der Natur auf natürliche Weise?
A. Sie werden von Natur aus voneinander angezogen.
B. Die Produkte ihrer Reaktionen sind stabiler.
C. Alle oben genannten Punkte.