Verhältnisse auf der frühen Erde

Wie sind Zellen auf dem Planeten Erde entstanden? Basierend auf experimentellen Beobachtungen glauben Wissenschaftler, dass bestimmte Bedingungen auf der frühen Erde in mehreren Schritten zur Bildung von Zellen führten. Vor rund vier Milliarden Jahren ereignete sich eine Reihe von Vulkanausbrüchen auf der Erde, die Ammoniak, Methan, Wasserstoff und andere Gase in eine Atmosphäre voller Wasserdampf brachten. Als die Erde abkühlte, kondensierte der Wasserdampf zu Ozeanen.

In den 1920er Jahren vermuteten Wissenschaftler, dass UV-Strahlung oder Licht die Bildung kleiner organischer Moleküle in diesen Ozeanen verursacht haben könnte. 1952 testeten Stanley Miller und Harold Urey diese Idee im Labor. Das Miller-Urey-Experiment simulierte die frühe Atmosphäre und die Ozeane der Erde.

In Gegenwart von Elektrizität beobachteten sie die Bildung von Aminosäuren, den Bausteinen von Proteinen. Seitdem haben Wissenschaftler vermutet, dass sich diese Bausteine in der Nähe von Hydrothermalquellen im Ozean, in der Nähe von vulkanischen Aktivitäten oder als Folge von Meteoriten auf der Erde gebildet haben. Wie haben sich die heute bekannten komplexen Moleküle gebildet? Jüngste Studien haben gezeigt, dass sich Nukleotide spontan zu Nukleinsäuren verbinden können.

Dies deutet darauf hin, dass sich die frühesten Biomoleküle aus kleineren Bausteinen selbst zusammensetzen. Eine andere Klasse von Makromolekülen, Lipide genannt, kann sich selbst organisieren und Vesikel bilden, die das Innere des Vesikels von der äußeren Umgebung trennen. Die konstante Umgebung in den Vesikeln hat möglicherweise die Bildung von Protozellen erleichtert, ein entscheidender Schritt in der Evolution des Lebens.

Diese Protozellen enthielten wahrscheinlich RNA als genetisches Material. Die RNA replizierte sich selbst und wurde an nachfolgende Generationen weitergegeben. Die extremen Bedingungen auf der frühen Erde ermöglichten die Bildung dieser RNA-haltigen Protozellen, aus denen sich wahrscheinlich DNA-haltige Zellen entwickelten.