Chapter Content
Okay, hallo, hallo! Also, äh, lasst uns mal über den Ursprung des Lebens quatschen, ne?
Also, da gab's ja mal diesen Stanley Miller, so 'n Student in Chicago, in den 50ern, glaub ich. Und der hat sich zwei Kolben genommen, ne? Einer mit Wasser, quasi das Urmeer, und der andere mit so 'nem Gasgemisch, Methan, Ammoniak, Schwefelwasserstoff, also die frühe Erdatmosphäre. Und dann hat er die verbunden und ein paar Blitze simuliert, so mit Funken und so.
Und nach ein paar Wochen, echt krass, war das Wasser in dem Kolben gelb-grünlich und voll mit Nährstoffen, Aminosäuren, Fettsäuren, Zucker, alles mögliche organische Zeug. Sein Professor, der Harold Urey, Nobelpreisträger und so, war total aus dem Häuschen. Er meinte irgendwie so: "Ich wette, Gott hat's genauso gemacht!"
Damals klang das in den Nachrichten, als ob man einfach nur 'n bisschen schütteln muss und dann krabbelt das Leben raus, aber, äh, Pustekuchen! So einfach war's dann doch nicht. Obwohl die seitdem 'n halbes Jahrhundert geforscht haben, sind wir heute kein bisschen näher dran, Leben künstlich herzustellen. Und die Wissenschaftler sind sich ziemlich sicher, dass die frühe Atmosphäre gar nicht so war, wie Miller und Urey dachten. Eher so 'ne Mischung aus Stickstoff und Kohlendioxid, also ziemlich träge. Und wenn man mit diesen Gasen das Miller-Experiment wiederholt, dann kommt da nur eine einzige, sehr primitive Aminosäure raus.
Aber, ähm, eigentlich geht's ja gar nicht so um die Aminosäuren, sondern um die Proteine. Wenn du Aminosäuren aneinanderreihst, dann kriegst du Proteine. Und wir brauchen verdammt viele davon. Keiner weiß es so genau, aber im menschlichen Körper sind vielleicht 'ne Million verschiedene Proteine, und jedes einzelne ist ein kleines Wunder, weil nach allen Wahrscheinlichkeitsrechnungen dürften die eigentlich gar nicht existieren.
Um 'n Protein herzustellen, muss man Aminosäuren in 'ner ganz bestimmten Reihenfolge anordnen, wie beim Buchstabieren. Aber die Wörter aus Aminosäuren sind meistens echt elend lang. Um "Kollagen", so 'n gängiges Protein, zu buchstabieren, brauchst du 1055 Aminosäuren in der absolut richtigen Reihenfolge. Aber – und das ist der springende Punkt – du stellst Kollagen ja nicht her. Das bildet sich von selbst, ohne dass du irgendwas dazu tun musst. Und genau da fängt die Unmöglichkeit an.
Ehrlich gesagt, die Wahrscheinlichkeit, dass sich 1055 Aminosäuren von selbst zu so 'nem Kollagen-Molekül zusammensetzen, ist gleich null. Das ist einfach unmöglich. Stell dir 'n riesiges, aufgebohrtes Spielcasino mit 'nem Slot Machine vor, aber so groß, dass es 1055 Walzen hat, anstatt drei oder vier. Jede Walze hat 20 Symbole, die jeweils für eine Aminosäure stehen. Wie oft musst du an dem Hebel ziehen, bis die 1055 Symbole in der richtigen Reihenfolge sind? Eigentlich gar nicht. Selbst wenn du die Anzahl der Walzen auf 200 reduzierst, und das ist immer noch 'ne ganz typische Anzahl von Aminosäuren in 'nem Proteinmolekül, ist die Wahrscheinlichkeit, dass alle 200 in der richtigen Reihenfolge sind, 1 zu 10 hoch 260. Und diese Zahl ist größer als die Anzahl aller Atome im Universum!
Also, Proteine sind verdammt komplexe Dinger. Hämoglobin, das nur 146 Aminosäuren lang ist, ist für Proteinverhältnisse ja schon fast winzig, aber selbst da gibt's 10 hoch 190 Möglichkeiten, die Aminosäuren anzuordnen. Der Chemiker Max Perutz hat 23 Jahre gebraucht, um das Rätsel zu lösen, also fast ein ganzes Arbeitsleben. Es scheint einfach völlig unmöglich zu sein, auch nur ein einziges Proteinmolekül so nebenbei mal eben herzustellen. Der Astronom Fred Hoyle hat das mal so verglichen: Es ist, als ob 'n Tornado über 'nen Schrottplatz fegt und danach steht da 'ne komplett zusammengebaute Boeing 747.
Und wir reden hier von Hunderttausenden, vielleicht 'ner Million verschiedenen Proteinen, jedes einzelne einzigartig und unverzichtbar für deine Gesundheit und dein Wohlergehen.
Aber das ist noch nicht alles! Um überhaupt irgendwas nützliches zu machen, muss ein Proteinmolekül sich nicht nur in der richtigen Reihenfolge zusammensetzen, sondern sich auch noch in 'ne ganz bestimmte Form falten. Und selbst wenn das klappt, ist das Protein noch nutzlos, wenn es sich nicht selbst replizieren kann. Aber das können Proteine nicht. Dafür brauchst du DNA. DNA ist der Replikationsmeister. Die kann sich in Sekundenschnelle kopieren, aber sonst kann die eigentlich gar nichts. Also haben wir hier so 'ne Art Henne-Ei-Problem. Proteine können ohne DNA nicht existieren, und DNA kann ohne Proteine nichts anfangen. Müssen die dann gleichzeitig entstanden sein, um sich gegenseitig zu unterstützen? Wäre ja abgefahren!
Und selbst wenn das alles klappt, ohne 'ne Membran, die DNA, Proteine und all die anderen lebenswichtigen Elemente zusammenhält, können die auch nicht wirklich gedeihen. Atome und Moleküle allein machen noch kein Leben. Wenn du dir eins meiner Atome schnappst, ist das so leblos wie 'n Sandkorn. Erst wenn viele Atome zusammenkommen und in 'ner Zelle mit Nährstoffen sitzen, können diese verschiedenen Stoffe an dieser unglaublichen Party teilnehmen, die wir Leben nennen. Ohne Zellen sind das nur interessante Chemikalien. Aber ohne die Chemikalien sind die Zellen nutzlos. Wie der Wissenschaftler Paul Davies mal gesagt hat: "Wenn alles alles andere braucht, wie hat sich dann diese molekulare Gesellschaft überhaupt erst gebildet?" Es ist, als ob die Zutaten in deiner Küche sich von selbst zusammensetzen und 'nen Kuchen backen – und wenn's sein muss, teilt sich der Kuchen auch noch und macht noch mehr Kuchen. Kein Wunder, dass wir Leben als Wunder bezeichnen, und kein Wunder, dass wir erst anfangen, es zu verstehen.
Aber was steckt hinter dieser unglaublichen Komplexität? Vielleicht ist es ja gar nicht so... so... unglaublich, wie es auf den ersten Blick aussieht. Nehmen wir mal die Proteinmoleküle. Vielleicht ist die wundersame Anordnung, die wir sehen, erst entstanden, nachdem sie sich gebildet hatten. Was wäre, wenn bei dieser Riesen-Slot-Machine einige der Walzen gesteuert werden könnten, wie beim Bowling? Mit anderen Worten: Was wäre, wenn Proteine sich nicht auf einmal bilden, sondern sich langsam entwickeln?
Stell dir vor, du nimmst alle Materialien, aus denen ein Mensch besteht – Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und so weiter – und wirfst sie zusammen mit Wasser in 'nen Behälter, schüttelst kräftig, und dann kommt da 'n fertiger Mensch raus. Das wäre ja der Hammer! Naja, im Grunde ist das genau das, was Fred Hoyle und andere behauptet haben. Die dachten, Proteine entstehen einfach so, von selbst. Aber das tun sie nicht, und das können sie auch gar nicht. Wie Richard Dawkins in seinem Buch "Der blinde Uhrmacher" geschrieben hat, muss es irgendeinen kumulativen, schrittweisen Auswahlprozess gegeben haben, der Aminosäuren zusammengeführt hat. Vielleicht haben sich drei Aminosäuren für irgendeinen simplen Zweck zusammengetan, sich dann mit anderen kleinen Gruppen verbunden und dabei "entdeckt", dass es noch Verbesserungen gibt.
Solche chemischen Reaktionen, die mit dem Leben zusammenhängen, gibt es überall. Wir können sie vielleicht nicht im Labor nachbauen, wie Stanley Miller und Harold Urey, aber das Universum macht das locker. In der Natur schließen sich viele Moleküle zu langen Ketten zusammen, sogenannten Polymeren. Zuckermoleküle bilden oft Stärke. Kristalle können viele lebensechte Dinge tun – sich replizieren, auf Reize reagieren, komplizierte Muster bilden. Natürlich erzeugen sie kein Leben, aber sie zeigen immer wieder, dass komplizierte Strukturen etwas Natürliches, Selbstverständliches und Zuverlässiges sind. Es gibt vielleicht jede Menge Leben im Universum, vielleicht auch nicht, aber es mangelt nicht an geordneten, spontanen Zusammensetzungen. Das gibt's überall, von symmetrischen Schneeflocken bis zu den wunderschönen Ringen des Saturn.
Die Natur ist so fleißig im Zusammenfügen von Dingen, dass viele Wissenschaftler heute glauben, Leben ist unvermeidlicher als wir dachten. Um es mit den Worten des belgischen Biochemikers und Nobelpreisträgers Christian de Duve zu sagen: "Wo immer die Bedingungen stimmen, muss zwangsläufig eine spezifische Manifestation von Materie stattfinden." De Duve glaubt, dass solche Bedingungen in jeder Galaxie etwa eine Million Mal vorkommen.
Und die Chemikalien, die uns das Leben gegeben haben, sind auch nichts Besonderes. Wenn du ein anderes Lebewesen erschaffen willst, egal ob Goldfisch, Salat oder Mensch, brauchst du eigentlich nur vier Elemente: Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff, plus 'n paar andere in kleinen Mengen, hauptsächlich Schwefel, Phosphor, Kalzium und Eisen. Misch die 30-odd davon zusammen und bilde Zucker, Säuren und andere Grundverbindungen, und du kannst alles Lebendige herstellen. Wie Dawkins sagte: "Es gibt nichts Besonderes an den Materialien, aus denen Lebewesen gemacht sind. Lebewesen sind einfach Ansammlungen von Molekülen, nicht anders als alles andere."
Letztendlich ist das Leben unglaublich, befriedigend und vielleicht sogar wundersam, aber nicht völlig unmöglich – das beweisen wir mit unserer eigenen schlichten Existenz immer wieder. Natürlich sind viele Details über den Ursprung des Lebens noch unklar. In den Büchern liest man oft, dass Wasser eine Grundvoraussetzung ist, vom "kleinen warmen Tümpel", von dem Darwin sprach, bis zu den sprudelnden Unterwasservulkanen, die heute als Wiege des Lebens gelten. Aber dabei wird oft übersehen, dass die Verwandlung von Monomeren zu Polymeren eine Reaktion beinhaltet, die in der Biologie als "Dehydratisierung" bezeichnet wird, also der Verlust von Wasser. Das ist so, als ob man Zucker in 'n Glas Wasser wirft und erwartet, dass er zu 'nem Würfel zusammenklebt. Das sollte eigentlich nicht passieren, aber in der Natur passiert es irgendwie trotzdem. Wie genau das alles chemisch abläuft, würde den Rahmen hier sprengen. Wir sollten uns einfach merken: Wenn du Monomere nass machst, werden sie nicht zu Polymeren, außer wenn's um die Entstehung von Leben geht. Wie und warum das so ist, ist eine der großen unbeantworteten Fragen der Biologie.
Die Geologie hat in den letzten Jahrzehnten einige ziemlich überraschende Entdeckungen gemacht. Eine davon ist, dass das Leben auf der Erde schon sehr früh entstanden ist. Bis in die 50er Jahre dachte man, Leben gäbe es erst seit 600 Millionen Jahren. In den 70ern meinten dann ein paar mutige Leute, vielleicht schon seit 2,5 Milliarden Jahren. Aber die heute festgestellten 3,85 Milliarden Jahre sind schon echt verdammt früh. Die Erdoberfläche ist erst vor etwa 3,9 Milliarden Jahren fest geworden.
"Aus dieser Schnelligkeit können wir nur schließen, dass die Entwicklung von bakteriellem Leben auf einem Planeten mit den richtigen Bedingungen nicht 'schwierig' ist", schrieb Stephen Jay Gould mal. Er meinte auch an anderer Stelle, wir müssten schlussfolgern: "Sobald Leben entstehen kann, ist es eine chemische Notwendigkeit."
Tatsächlich ist das Leben so schnell entstanden, dass einige Experten vermuten, irgendwas hat nachgeholfen – vielleicht sogar kräftig. Die Idee, dass frühes Leben aus dem Weltraum kam, gibt's schon lange. Schon Lord Kelvin höchstpersönlich hat 1871 auf 'ner Konferenz vorgeschlagen, dass "Lebenssamen durch Meteoriten auf die Erde gebracht worden sein könnten." Aber das war lange Zeit 'ne Randmeinung.
Die Sache hat zwei Haken. Erstens beantwortet sie die Frage, wie Leben entstanden ist, nicht wirklich, sondern schiebt die Verantwortung einfach woanders hin. Zweitens verrennen sich selbst die angesehensten Befürworter der Panspermie-Theorie manchmal in Spekulationen. Einer der Entdecker der DNA-Struktur, Francis Crick, und sein Kollege Leslie Orgel, meinten mal, "intelligente Außerirdische" hätten absichtlich "Lebenssamen" auf der Erde ausgesät. Das ist, äh, gewagt, sagen wir mal so.
Was auch immer den Anfang des Lebens verursacht hat, es ist nur einmal passiert. Das ist eine der außergewöhnlichsten Tatsachen der Biologie, vielleicht die außergewöhnlichste überhaupt. Alles Leben, das jemals existiert hat, ob Pflanze oder Tier, geht auf denselben ursprünglichen, zuckenden Klumpen zurück. Irgendwann in der fernen Vergangenheit, zu irgendeinem Zeitpunkt, hat sich ein kleines Häufchen Chemikalien zusammengetan, und schon war Leben da. Es nahm Nährstoffe auf, zuckte leicht und existierte für kurze Zeit. So was mag schon vorher passiert sein, vielleicht auch oft. Aber dieses Häufchen hat noch was Außergewöhnliches getan: Es hat sich geteilt und 'n Nachkommen erzeugt. Ein kleiner Teil des Erbguts wurde von einem Lebewesen auf ein anderes übertragen, und das ging seitdem immer so weiter. Das war der Moment, in dem wir alle entstanden sind. Biologen nennen das manchmal die "Große Geburt".
"Egal, wo du auf der Welt bist, egal ob du 'n Tier, 'ne Pflanze, 'n Insekt oder irgendwas Unbeschreibliches siehst, wenn es lebt, benutzt es dasselbe Wörterbuch, kennt denselben Code. Alles Leben ist eine Familie", hat der Wissenschaftler Matt Ridley mal gesagt. Wir alle sind das Ergebnis desselben genetischen Tricks. Und dieser Trick wurde Generation für Generation weitergegeben, fast vier Milliarden Jahre lang.
So, das war jetzt mal ein bisschen was zum Ursprung des Lebens, ne? Bis zum nächsten Mal, ciao!