Gastkommentar

Pascale Ehrenfreund © FWF/Hans Schubert
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Dossier

"Unsere Früherde und der Ursprung des Lebens"

Gastkommentar

31.03.2015
  • Wien (Gastkommentar) - Fragen nach dem Ursprung des Lebens und ob Leben auf anderen Planeten und Monden innerhalb und außerhalb unseres Sonnensystems existiert, fordern die menschliche Vorstellungskraft seit Jahrhunderten heraus. Wie sich präbiotische Bausteine zu einfachen Zellen entwickeln und erste Mikroben bilden konnten, kann nur durch einen interdisziplinären Forschungszugang gelingen, in dem die Geowissenschaften einen wichtigen Stellenwert einnehmen.

  • Unser Heimatplanet war vor rund 4,5 Milliarden Jahren von einem Magmaozean überdeckt und hatte kein Kohlenstoffreservoir. Erst nach der Abkühlung der Früherde konnten sich organische Moleküle bilden. Aufgrund der vorherrschenden ungünstigen Bedingungen war dies vorerst nur in einigen Nischen wie z.B. rund um hydrothermale Quellen, in Einschlagskratern und vulkanischen Gebieten möglich. In der Wissenschaft besteht weitestgehend Einigkeit darüber, dass der jungen Erde eine Kombination aus sowohl externen als auch internen Quellen von organischem Material zur Verfügung stand. Mit externen Quellen sind Kleinkörper aus dem Weltall gemeint (wie Kometen, Asteroiden und Meteoriten), die vor allen in der späten Periode des Hadean, vor rund 3,9 Milliarden Jahren, auf der Erde eingeschlagen haben. Das angelieferte Material bildete wahrscheinlich einen wesentlichen Rohstoff zur Entstehung des Lebens auf der Erde.

  • Neue geologische Studien der ältesten erhaltenen Fossilien legen nahe, dass das Leben auf der Erde vor rund 3,5 Milliarden Jahren entstand. Von den ersten einfachen Organismen, die unter anaeroben Bedingungen (also ohne Sauerstoff) überleben konnten, hat sich das Leben zu hoher Komplexität entwickelt und sich fast jeder Umgebung auf der Erde angepasst. Neueste Entdeckungen zeigen, dass Leben unter vielfältigsten Extrembedingungen möglich ist. So wurden z.B. primitive Organismen gefunden, die im tiefen Ozean ganz ohne Licht und unter hohem Wasserdruck, in der Erdkruste, in hohen Schichten der Erdatmosphäre, in trockenen Wüsten, oder in der Kälte der Antarktis problemlos überleben können. Diese und ähnliche Erkenntnisse erweitern laufend unsere Vorstellungen über die Bewohnbarkeit von anderen Himmelskörpern innerhalb und außerhalb unseres Sonnensystems.

  • Fortschritte in der Erforschung von Leben rund um hydrothermale Quellen und Einschlagskrater, der molekularen Selbstorganisation sowie der Stabilität von Biomolekülen - um nur einige Themen zu nennen -, haben sehr zu unserem Verständnis, wie das Leben auf der Erde entstanden sein könnte, beigetragen. Weitere wissenschaftliche Errungenschaften konnten in den letzten zehn Jahren sowohl durch Messungsergebnisse von Instrumenten im Rahmen von Weltraummissionen, durch Laboruntersuchungen von Meteoriten und interplanetaren Staubteilchen als auch durch neueste geologische und mikrobiologische Studien erzielt werden. Dennoch bleiben nach wie vor entscheidende Lücken in unserem Verständnis zum Ursprung des Lebens bestehen.

  • Welche Bedingungen auf der Früherde wirklich herrschten, wie die präbiotische Chemie unter solch dynamischen und extremen Bedingungen ablief und wie sich Biomoleküle auf der jungen Erde zu ersten primitiven Zellen entwickelt haben, geben der Wissenschaft nach wie vor Rätsel auf. Die Zusammensetzung der Atmosphäre, die damals vorherrschenden Strahlungsbedingungen und die geologischen Aktivitäten in den ersten 700 Millionen Jahren konnten ebenfalls noch nicht restlos geklärt werden. Zudem bleibt die Einschlagfrequenz von Kometen und Asteroiden eine offene Frage. Neue Daten aus den Geowissenschaften zeichnen das Bild einer überaus dynamischen Früherde mit zahlreichen wie heftigen Einschlägen von Kleinkörpern aus dem Weltall, die eine konstante Erneuerung der Erdkruste verursachten.

  • Der Übergang von unbelebter Materie zu primitiven Zellstrukturen ist großteils unerforscht. Wissenschaftliche Pionierprojekte zu Selbstorganisationsprozessen deuten darauf hin, dass primitive Zellen aus viel einfacheren Verbindungen aufgebaut waren als in der heutigen modernen Biochemie. Ein Meilenstein der Evolution war die Entwicklung der ersten Zellmembranen - auch "container" genannt, die erstmals Zellkomponenten und -prozesse von der Umwelt abschirmten und somit immer komplexere Stoffwechselreaktionen ermöglichten. Geologische Prozesse spielten im Ursprung des Lebens auf der Erde eine entscheidende Rolle. Sie haben in der Erdgeschichte konstruktiv und destruktiv zum Verlauf der Evolution beigetragen. Ein bedeutender Schritt in naher Zukunft wird es sein, Laborexperimente über präbiotische Reaktionen unter den Bedingungen der Früherde zu simulieren. Dabei sind Mineralstoffe ein wichtiger Bestandteil. Sie bilden oft ein notwendiges, katalytisches und zugleich schützendes Substrat für den Aufbau von Molekülstrukturen. Zusammenfassend ist festzuhalten, dass die Geowissenschaften sehr viel zur spannenden Frage nach unserem Ursprung beitragen und Einblicke in die Prozesse, die andere Planeten und Monde bewohnbar machen, ermöglichen.

Zur Person

Pascale Ehrenfreund, Präsidentin des Wissenschaftsfonds FWF

Pascale Ehrenfreund ist seit September 2013 Präsidentin des Fonds zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung (FWF). Zudem bekleidet sie eine Forschungsprofessur für Weltraumpolitik & Internationale Beziehungen am Center for International Science and Technology Policy (George Washington Univ.). Als Studienleiterin am Astrobiologischen Institut der NASA ist sie an mehreren internationalen Weltraummissionen beteiligt. Ihre Aktivitäten in der Raumfahrtpolitik konzentrieren sich auf die Förderung internationaler Kooperationen sowie interdisziplinärer Forschung. Pascale Ehrenfreund hat ein Diplomstudium in Molekularbiologie (Univ. Wien) abgeschlossen, sie hält einen Doktortitel in Astrophysik (Univ. Wien) und einen Master-Abschluss in Management & Leadership (Webster Univ.). Schließlich ist sie als Namensgeberin des Asteroiden "9826 Ehrenfreund 2114 T-3" seit 1999 auch in den Tiefen des Weltalls präsent.

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