Die Entstehung des Lebens

[Marschall Q]

Auf Arte lief eine sehr interessante Doku über künstlich geschaffenes Leben. Dort wird erzählt, wie Wissenschaftler daran arbeiten, eine komplett künstliche DNA zu schaffen, was teilweise bereits gelungen ist. Dieses Beschäftigungsfeld heisst "syntetische Biologie".
Hier kann man sie sich noch bis nächsten Donnerstag gratis ansehen: Leben aus dem Labor - videos.arte.tv

[Dannyboy]

Es geht darum, dass man Moleküle schafft, die ähnlich wie DNA ist, aber eben doch anders sind. Damit kann man zeigen, dass das Leben auf der Erde nicht zwingend mit DNA oder RNA angefangen haben muss, sondern vielleicht ja mit einer simpleren Alternative. Das ist insofern ganz interessant, weil es immer auch ein wenig schwierig war, die Entstehung großer RNA oder DNA-Moleküle auf der unbelebten Erde zu erklären. Das kann man damit zwar auch nicht, aber die Chancen steigen ja, wenn man eine größere Auswahl hat.


Es geht aber eigentlich nicht primär darum, die Ursprünge des Lebens auf der Erde zu erforschen. Das ist hier nur eine Nebensache.
Das ist hier eher Grundlagenforschung, die vielleicht einmal medizinische und technische Anwendungen finden kann. XNAs können mit DNA und RNA interagieren, werden aber nicht von normalen Enzymen zerstört.

Zur Frage: Leben bedeutet lokale Ordnung durch Aufrechterhalten eines permanenten Ungleichgewichts.

Wasser fließt bergab, aber mit dem herabströmenden Wasser könnte man ein Mühlrad antreiben. Im Kräfteungleichgewicht dreht sich das Mühlrad. Das kann dann etwas weniger Wasser den Berg auch wieder herauf pumpen.

Das heißt, jedes Leben muss in der Lage sein, Entropie / Unordnung nach außen abzugeben.
Dazu braucht es ein geeignetes Medium. Außerdem braucht es eine selektiv durchlässige Barriere zwischen Innen und Außen, damit der innere Ordnungszustand aufrecht erhalten werden kann. Drittens benötigt es einen flexiblen Informationsspeicher.
Außerdem müssen die Prozesse in akzeptabler Geschwindigkeit geschehen.
Fünftens müssen die Prozesse kontrollierbar sein.

Schwer vorstellbar, das diese Bedingungen auf ganz andere Art erfüllbar sein könnten.

[Trionidas]

Leider kann ich mit den diesbzgl. Fachausdrücken nichts anfangen. Wenn ich oft so Berichte sehe oder Artikel lese dann kommt mir vor als wenn man davon ausgeht das Leben letztlich nur so entstehen kann wie auf der Erde es passiert ist (Wasser usw..).

Ist es denn völlig auszuschließen das Leben nicht auch unter ganz anderen Voraussetzungen irgendwo entstehen kann?

[Dannyboy]

In Science wurden kürzlich Forschungsergebnisse zu synthetischen Polynucleotide, die mit DNA und RNA verwandt sind, aber andersartige "Rüchgrate" aufweisen, sogenannte XNAs, veröffentlicht.
Synthetic Genetic Polymers Capable of Heredity and Evolution
Strange cousins: Molecular alternatives to DNA, RNA offer new insight into life’s origins
Erbgut-Experiment: Forscher erschaffen künstliche DNA-Alternativen - SPIEGEL ONLINE

Interessant ist, dass diese Moleküle ebenso zu darwinischer Evolution und Informationstransfer fähig sind.
Vorstellbar wäre, das simple XNAs Vorläufer von RNA und DNA in der chemischen Evolution darstellten.
Das eröffnet zusätzliche Optionen zur Entstehung des Lebens.

Faszinierend ist aber auch die Herstellung dieser Moleküle. Da man zur Polymerisation Polymerase-Enzyme benötigt, die es in der Natur nicht gibt, musste man sie erst entwickeln.
Dummerweise gibt es keine intelligenten Designer, die in der Lage wären, Enzyme mit gewünschten Eigenschaften herzustellen.
Aber die cleveren Forscher haben sich einfach der Methoden der natürlichen Evolution bedient und mit in-vitro-Selektionsverfahren sich der Fähigkeit der Selbstorganisation bedient.

[Dannyboy]

Kürzlich ist mir ein relativ harmloser Artikel im Journal of the American Chemical Society untergekommen.
"Evidence for the Likely Origin of Homochirality in Amino Acids, Sugars, and Nucleosides on Prebiotic Earth"
von Ronald Breslow.

Eigentlich geht es da um nichts besonderes. Der Autor fasst einige Erkenntnisse zusammen, die zeigen, wie aus der achiralen Urerde ein Enantiomerenüberschuss entstehen konnte, der zu der homochiralen Struktur biologischer Systeme führte.
Also um chemische Evolution.

Der Autor schließt mit der Erkenntnis, das der Mechanismus auch anders hätte laufen können und wir dann ganz andere Lebensformen auf der Erde vorgefunden hätten. Solche mit L-Zucker und D-Aminosäuren.

Mit einem scherzhaften Augenzwinkern schließt der Autor, das nun Lebewesen auf anderen Welten eben ganz anders sein können, z.B. "intelligente Dinosaurier".
Aber nicht jeder erkennt den Scherz und daher stürzt sich die Presse gleich auf diesen Absatz:

http://www.sciencedaily.com/releases/2012/04/120411120506.htm

Advanced Dinosaurs Rule Alien Worlds? Maybe So, Chemist Conjectures


An Spiegelonline ist das ganze noch vorbei gegangen. Aber ich würde mich nicht wundern, wenn die auch noch mit dem Quatsch kommen.

[Dannyboy]

Von der NASA gibt es mal wieder etwas neues.
Sie haben kohlenstoffreiche Meteoriten untersucht, die einmal hohen Temperaturen über 1000 °C ausgesetzt waren und dort Aminosäuren entdeckt. Da Kontaminationen ausgeschlossen werden konnten, mussten die AMinosäuren bei hoher Temperatur entstanden sein. Man vermutet Fischer-Tropsch-artige Synthesewege (das über FT Aminosäuren entstehen können, ist bekannt). Damit wäre neben den Strecker-artigen Synthesewegen bei niedriger Temperatur auch ein Hochtemperaturweg zugänglich, der die junge Erde mit den Bausteinen des Lebens ausstatten konnte.

[Dannyboy]

Kommt Zeit, kommt Rat.
PNAS berichtet über Fossilienfunde aus dem Devon, die eine Lücke in der Entwicklung der Tetrapoden schließt.
Earliest Carboniferous tetrapod and arthropod faunas from Scotland populate Romer's Gap
Schottland: Fossilienfunde füllen Millionen-Jahre-Lücke - SPIEGEL ONLINE - Nachrichten - Wissenschaft

Damit sind es wieder mal einige "Missing Links" weniger.

[Atahualpa]

Ich sehe das vielleicht eh als einzigste mit anders hier um das Thema Leben und so.

Also ich die Wissenschaft glaubhafter an als die Religion ( ok man sollte mir aber auch beweisen das es Gott ect. nicht gibt). Bin ja immer offen für Argumente da.

Aber wenn ich bis jetzt alle Theorien so von, Geburt des Universum, Sonnensystem entstehen und, Planeten entstehen, wie dann erste Ökosystem entstehen und so ist doch alles eine Art Zufallssystem wie gerade zu welcher Zeit die Chemischen Elemente oder Physikalischen Kräfte wirken damit neue Verbindungen entstehen.
Wenn ich durch meine Ausbildung in der Medizin sehe wie der Menschliche Organeismus aufgebaut ist und funktioniert, verstärkt das meine annahmen nur noch.
Und zwar sind Pflanzen, später Tiere doch nur eine Art Ansammlung von Chemischen Verbindungen und komplexeren Strukturen wo eine Funktion die andre Steuert und so. Also das Leben. Und der Mensch ist noch ein schritt weiter besonders was Gehirn angeht so das ein Ich Bewusstsein entsteht. Also eine Chemisches Element was frei denkt und frei Einwirkungen in andre Vorgängen haben kann.

Also kurz nochmal:
Nach dem Urknall gab es Wasserstoffatome wo später ganze Sonnensystem mit Planten entstanden sind auf diesen Planten dann Ökosystem entstehen können durch weitere Einfluss und Voraussetzung von Faktoren die zur richtigen Zeit udn Ort wirken müssen, wo dann Tiere und später mal weitere Entwicklung von Tieren der Mensch kommt.
Der Als extrem Komplexes udn einzigartige Gebilde aus vielen Faktoren in laufe der Zeit entstanden ist und dann durch das Ich Bewusstsein, Götter und Ansichten wie leben nach dem Tod oder Wiedergeburt erschaffen hat.

Als Ärzte müsst ihr wohl nicht viel schreiben was?

Nein im Ernst, irgendwie etwas konfus dein Beitrag musste es mehrfach lesen damit ich alles irgendwie verstanden habe.

[Dannyboy]

Der Originalartikel ist Open access, daher verlinke ich ihn mal

http://www.pnas.org/content/early/2012/02/08/1117774109.full.pdf+html?with-ds=yes

Sehr interessant, erweitert die Frage nach dem chemischen Ursprung des Lebens um eine weitere Hypothese.

[Spocky]

scinexx | Heiße Tümpel an Land waren Wiege des Lebens: Geothermische Brühe entspricht Chemikaliencocktail im Inneren von Zellen - Ursuppe, geothermal, Lebensentstehung, Wiege des Lebens, Tümpel, este Zellen, Geysire, Kondenswasser, UV-Schutz, Uratmos

Das Leben entstand wahrscheinlich nicht im Ozean oder an heißen Quellen der Tiefsee, sondern auf dem Land: in kleinen Tümpeln rund um Geysire und heiße Schlote. Indizien dafür hat ein internationales Forscherteam gefunden. Die aus kondensiertem Dampf gebildete Brühe solcher Tümpel enthielt vor Milliarden Jahren den gleichen Chemikaliencocktail, den noch heute alle lebenden Zellen in ihrem Inneren tragen. In der Frühzeit der Erde seien diese geothermalen Tümpel daher die optimale Umgebung für die Bildung der ersten Zellen gewesen, berichten die Forscher im Fachmagazin "Proceedings of the National Academy of Sciences".

Auf diese Weise wäre zumindest ein Punkt logisch geklärt, der mich bei der Entstehung des Lebens im Meer immer gestört hat, nämlich der, dass der Salzgehalt in unseren Zellen nicht passt, wobei das im Falle von Black Smokern auch nicht zwingend erforderlich war, wenn die Zellen sich zunächst in abgetrennten Poren entwickelt hätten. Dort wären ebenfalls geringere Salzgehalte denkbar.

Auf jeden Fall ist diese Theorie interessant genug um weiter verfolgt zu werden.

[Dannyboy]

Ich verstehe ehrlich nicht, was du sagen möchtest.
Ist Deutsch nicht deine Muttersprache?

[RTW112]

Ich sehe das vielleicht eh als einzigste mit anders hier um das Thema Leben und so.

Also ich die Wissenschaft glaubhafter an als die Religion ( ok man sollte mir aber auch beweisen das es Gott ect. nicht gibt). Bin ja immer offen für Argumente da.

Aber wenn ich bis jetzt alle Theorien so von, Geburt des Universum, Sonnensystem entstehen und, Planeten entstehen, wie dann erste Ökosystem entstehen und so ist doch alles eine Art Zufallssystem wie gerade zu welcher Zeit die Chemischen Elemente oder Physikalischen Kräfte wirken damit neue Verbindungen entstehen.
Wenn ich durch meine Ausbildung in der Medizin sehe wie der Menschliche Organeismus aufgebaut ist und funktioniert, verstärkt das meine annahmen nur noch.
Und zwar sind Pflanzen, später Tiere doch nur eine Art Ansammlung von Chemischen Verbindungen und komplexeren Strukturen wo eine Funktion die andre Steuert und so. Also das Leben. Und der Mensch ist noch ein schritt weiter besonders was Gehirn angeht so das ein Ich Bewusstsein entsteht. Also eine Chemisches Element was frei denkt und frei Einwirkungen in andre Vorgängen haben kann.

Also kurz nochmal:
Nach dem Urknall gab es Wasserstoffatome wo später ganze Sonnensystem mit Planten entstanden sind auf diesen Planten dann Ökosystem entstehen können durch weitere Einfluss und Voraussetzung von Faktoren die zur richtigen Zeit udn Ort wirken müssen, wo dann Tiere und später mal weitere Entwicklung von Tieren der Mensch kommt.
Der Als extrem Komplexes udn einzigartige Gebilde aus vielen Faktoren in laufe der Zeit entstanden ist und dann durch das Ich Bewusstsein, Götter und Ansichten wie leben nach dem Tod oder Wiedergeburt erschaffen hat.

[Dannyboy]

In einer aktuellen Ausgabe der PNAS berichten Ratcliff et al. nun von einem faszinierdendem Experiment
Experimental evolution of multicellularity

Mit einem simplen Beispiel experimenteller Evolution wurde der EInzeller Saccharomyces cerevisiae dazu gebracht, die Eigenschaften eines einfachen vielzelligen Organismus zu entwickeln. Diese wesentliche Schritt der Evolution wurde hier nicht mit gentechnischen Mitteln erreicht, sondern nach einem einfachen Schema der Selektion.
Man hat einfach regelmäßig die größten und schwersten Zellen mit einer Zentrifuge abgetrennt und in frischen Kulturmedium weiter wachsen lassen.
Bald entstanden Zellhaufen, die dann erstaunlicherweise mit fortschreitenden Generationen eine zunehmende Spezialisierung zeigten.

Tja, Evolution kann man eben doch beobachten.

[Dannyboy]

In einer aktuellen Ausgabe von Nature berichten Finnigan et al. über ein exemplarisches Beispiel, wie die Natur durch Evolution Komplexität hervorbringen kann.
Das Beispiel ist die V-ATPase.


Diese hochkomplexe molekulare Maschinerie wäre ein Paradebeispiel für das Prinzip der "irreduziblen Komplexität". Untersucht wurden die Protein-Untereinheiten des Rings (Komplex im unteren Bildteil). Bei Tieren und Pflanzen setzt sich dieser Komplex aus 6 Untereinheiten (je 3 von 2 verschiedenen Typen) zusammen, bei Pilzen aus je 2 von 3 verschiedenen Typen.
Man kann bei Pilzen Mutanten erzeugen, die nicht mehr alle 3 verschiedenen Untereinheiten bilden und die Struktur wird funktionslos. "Irreduzible Komplexität"
Nun haben die Forscher aber über molekulargenetische und statistische Methoden heraus gefunden, das 2 der 3 verschiedenen Untereinheiten von einem Protein abstammen, dessen Gen vor 800 Mio Jahren sich zufällig verdoppelte (das passiert relativ häufig). Die beiden Genkopien waren anfangs identisch, entwickelten sich aber auseinander.
Diesen genetischen "Vorfahren" hat man dann künstlich erzeugt und statt der zwei verschiedenen Untereinheiten in das Pilzgenom eingebaut.
Und siehe da, die ATPase war aktiv.
Die irreduzible Komplexität war also keineswegs irreduzibel.

Stattdessen war Komplexität durch Degeneration entstanden.

Im Grunde passierte etwas ähnliches, wie wir es aus der Entwicklung moderner Gesellschaften kennen. Eine schrittweise Entwicklung zu höherer Komplexität erfolgt durch zunehmende Spezialisierung und bei Verlust allgemeiner Fähigkeiten. Derart entwickelte spezialisierte Funktionen tauchen dann hin und wieder in neuen und überraschenden Kontexten auf.

[Dannyboy]

Von so einer Zeitung kannst du so eine Genauigkeit nicht erwarten.