Ursprung des Lebens und die frühe Erde

Hinweise auf Sauerstoff in der Erdgeschichte

Man findet das Mineral Pyrit in zwei Schichten von Sedimentgestein. Das Erz sieht in der ältesten Schicht anders aus als in der jüngeren Schicht. Wenn es in der jüngeren Schicht vorkommt, bedeutet das, dass Sauerstoff vorhanden war. Durch die Altersbestimmung dieser Gesteine wissen wir, wann Sauerstoff auftrat.

Das Miller-Urey-Experiment

Miller wollte die Synthese organischer Stoffe aus anorganischen Substanzen reproduzieren, die auf der primitiven Erde stattgefunden haben könnte. Er synthetisierte Aminosäuren aus anorganischen Stoffen wie Methan, Ammoniak und Wasser. Das Experiment zeigte, dass es möglich ist, organische Stoffe aus anorganischen zu synthetisieren, obwohl es nicht den Ursprung des Lebens erklärte.

Der Beginn des Lebens

Das Leben hat Spuren in älteren Gesteinen auf dem Planeten hinterlassen. In Isua (Grönland) wurden Gesteine gefunden, die bestimmte Kohlenstoff-Isotope (¹²C und ¹³C) in mineralischen Carbonaten enthalten. Lebewesen können ¹²C assimilieren, aber nicht ¹³C. Daher deuten Sedimente mit einem hohen Anteil an ¹²C darauf hin, dass dort in der Vergangenheit Leben existierte. Wenn wir das Alter dieser Sedimentgesteine bestimmen, erfahren wir das Alter, in dem das Leben erschien (vor etwa 4000 Millionen Jahren).

Materialzusammensetzung des Lebens

Die Hauptelemente sind: H, O, C, N. H und O sind vor allem im Wasser enthalten. H₂O + C machen bis zu 98% unseres Körpers aus.

Warum Wasser?

Wasser ist ein gutes Lösungsmittel und ermöglicht chemische Reaktionen, die für das Leben notwendig sind.

Warum Kohlenstoff (C)?

Kohlenstoff ist ein Element, das vier kovalente Bindungen eingehen kann und daher sehr lange und vielfältige Molekülketten bilden kann, z. B. Kohlenhydrate, Lipide, Proteine und Nukleinsäuren.

Energie für das Leben

Das Leben braucht Energie, die durch chemische Reaktionen mit organischer Materie gewonnen wird.

Organismen erhalten organische Substanz auf verschiedene Weise:

• Zellatmung: Der Prozess, bei dem Energie aus organischer Materie gewonnen wird.
• Autotrophie: Organismen, die organische Substanz aus anorganischem Material (Mineralsalze) herstellen, z. B. durch Photosynthese.
• Heterotrophie: Organismen, die sich von organischen Stoffen ernähren, die von Autotrophen produziert wurden.
• Chemosynthese: Organismen, die Energie aus chemischen Reaktionen mit anorganischen Verbindungen gewinnen, z. B. Sulfid-Bakterien (benötigen keinen Sauerstoff).

Woher stammt der terrestrische Kohlenstoff?

Er stammt aus dem Erdinneren, wo er sich bei der Planetenbildung ansammelte. Durch Vulkanismus gelangt CO₂ in die Atmosphäre.

Woher stammt das Wasser auf der Erde?

Es gibt zwei Haupttheorien: Es wurde durch Asteroiden aus dem Weltall auf die Erde gebracht oder stammt aus dem Erdinneren und wurde durch Vulkane freigesetzt.

Zustand der frühen Erde

Die frühe Erde war wahrscheinlich wie folgt beschaffen:

• Sehr heiß im Inneren, verursacht durch intensiven Vulkanismus.
• Eine Atmosphäre ohne freien Sauerstoff.
• Ein Planet mit dichten Ozeanen.

Die ersten Lebenszeichen erschienen im Ozean.