Die Entstehung des Lebens und der frühen Erde

Die Entstehung der frühen Erde

Vor rund 4.600 Millionen Jahren entstand die Erde. Die Temperaturen lagen damals hunderte Grad höher als heute, was teilweise durch Meteoriteneinschläge verursacht wurde. Das Gestein, aus dem die Erde bestand, schmolz zusammen, und die schwereren Elemente wie Eisen und Nickel sanken zum Zentrum des Planeten. Von diesem Zeitpunkt an begann eine langsame Abkühlung und Erstarrung der äußeren Schicht des Planeten. Die Elemente verbanden sich zu vielfältigen Verbindungen. Fast der gesamte Sauerstoff verband sich mit Wasserstoff zu Wasser, mit Kohlenstoff zu Kohlendioxid sowie zu anderen Stoffen wie Methan und Kohlenmonoxid oder bildete Mineralien. Nach Millionen von Jahren sank die Temperatur unter 100 °C, woraufhin die Dampfwolken kondensierten. Es regnete hunderte von Jahren lang, wodurch die leicht salzigen Ozeane entstanden.

Die Zusammensetzung der frühen Atmosphäre

Wissenschaftler glauben, dass die frühe Atmosphäre der Erde ganz anders war als heute: Sie bestand vermutlich aus Wasserstoff (H₂), Kohlendioxid (CO₂), Methan (CH₄), Ammoniak (NH₃), Stickstoff (N₂) und Wasserdampf sowie anderen Gasen. Es gab jedoch praktisch keinen freien Sauerstoff (O₂) in der alten Atmosphäre und auch kein Ozon (O₃), welches die ultraviolette Strahlung der Sonne absorbiert.

Oparin und Haldane: Die Theorie der Koazervate

Zwischen 1920 und 1930 postulierten Oparin und Haldane eine Version der Entstehung des Lebens: "Vor Millionen von Jahren wurde durch chemische Reaktionen, begünstigt durch die Bedingungen der frühen Erde, aus anorganischer Materie die organische Substanz erzeugt, die für die Bildung eines Lebewesens benötigt wird." Dieser Vorgang wird als präbiotische Synthese bezeichnet.

Das Miller-Urey-Experiment

Im Jahr 1953 nutzten sie ein beheiztes, geschlossenes Gerät mit einem Gasgemisch aus Ammoniak (NH₃), Methan (CH₄), Wasserstoff (H₂) und Wasserdampf – allesamt anorganische Verbindungen. Unter den gebildeten Produkten befand sich eine Vielzahl von organischen Verbindungen, einschließlich Aminosäuren (die Bausteine, aus denen Proteine bestehen) und Harnstoff.

• 1) Die Gase der frühen Atmosphäre wurden in einen Gasbehälter eingeführt.
• 2) Das Gemisch wurde Stromschlägen ausgesetzt, während kochendes Wasser den Dampf dazu zwang, das Gas zirkulieren zu lassen.
• 3) Innerhalb einer Woche hatten sich organische Verbindungen gebildet.

Die Theorie der Panspermie (Universelle Saat)

Diese Theorie behauptet, dass die ersten Organismen außerhalb der Erde entstanden und auf einem Asteroiden auf unserem Planeten angekommen sind.

Die Theorie der Urzeugung (Generatio Spontanea)

Bis zur Mitte des 19. Jahrhunderts war diese Theorie verbreitet. Sie basierte auf der direkten Beobachtung von Larven, die in verrottenden organischen Stoffen erschienen, von Würmern im Schlamm oder Moos sowie von Schimmel an feuchten Orten. Aristoteles war ein großer Verfechter dieser Theorie, die sich bis in die Renaissance (15. und 16. Jahrhundert) hielt.

Francesco Redis Experimente gegen die Urzeugung

Im Jahr 1668 führte Redi die ersten Versuche durch, um den Trugschluss der Urzeugung zu demonstrieren. Er legte Fleischstücke in drei identische Behälter:

• In der ersten Flasche, die fest verschlossen war, entwickelten sich keine Würmer, auch wenn das Fleisch verfaulte und stank.
• Bei der zweiten Flasche, die er mit Gaze abdeckte, wurde festgestellt, dass sich auf dem Netz Eier von Fliegen befanden, die jedoch nicht zum Fleisch durchkamen.
• Das Fleisch in der dritten Flasche, die offen blieb, wies viele Larven und Fliegen auf.

Dieses Experiment begann, die Falschheit der Theorie der "Urzeugung" aufzuzeigen.

Louis Pasteur und das Ende der Urzeugung

Im Jahr 1861 gelang es Pasteur, den Einwand der Abwesenheit von Luft zu überwinden und die Idee der spontanen Entstehung von Leben endgültig zu verbannen. Pasteur zeigte, dass Mikroorganismen in jedem Fall von anderen Mikroorganismen stammen.

Van Helmonts Rezept für die Erzeugung von Mäusen

Im Jahr 1667 schrieb Jean Baptiste van Helmont: "Läuse, Zecken, Flöhe und Würmer entstehen aus unserem Schweiß und unseren Exkrementen. Wenn man Weizen zusammen mit schmutziger, schweißgetränkter Kleidung in ein Gefäß mit weiter Öffnung gibt, verändern die Dämpfe nach 21 Tagen den Weizen und verwandeln ihn in Mäuse. Diese können von beiden Geschlechtern sein und wie üblich geformt betrachtet werden..."

Er schlug damit ein Rezept vor, das die spontane Generation von Mäusen erlauben sollte, da er ein Befürworter der Urzeugung (Generatio Spontanea) war.