Chemische Evolution

Unter chemischer Evolution versteht man all diejenigen Hypothesen, die den Übergang von anorganischer Materie zu zellulärem Leben erklären wollen. Man spricht auch von Hypothesen zur Entstehung des Lebens.

Bis heute gibt es keine zusammenhängende Theorie, die erklären kann, wie Leben entsteht. Die im Folgenden angeführten Experimente und Vorschläge gelten als gute Diskussionsgrundlagen. Sie machen plausibel, dass Leben mittels solcher Prozesse entstanden sein kann. Es gibt zur Zeit keine experimentellen Hinweise darauf, dass die genannten Hypothesen richtig sind. Man kann auch nicht erwarten, Fossilien aus der Zeit, zu der die ersten Lebensformen entstanden sein sollen, zu finden. Diese hypothetischen ersten Lebens(vor)formen waren einfache Moleküle, die keine geologischen Spuren hinterlassen.

Das Miller Experiment

Das Experiment mischt einfache chemische Substanzen, die in der frühen Erdatmosphäre vorgelegen haben (Wasser (H₂O), Methan (CH₄), Ammoniak (NH₃) und Wasserstoff (H₂)), und setzt diese Mischung elektrischen Entladungen aus. Dabei entstehen nach einer gewissen Zeit organsche Moleküle (z.B. Aminosäuren).

Ursprünglich in 1953 durchgeführt, hat dieses Experiment seitdem in vielen Varianten vergleichbare ERgebnisse gegeben. Es wird als Beweis dafür angesehen, dass die frühe Erdatmosphäre organische Moleküle in nicht zu vernachlässigenden Konzentrationen enthielt. Das Experiment kann aber keine Aussagen darüber machen, wie sich diese Moleküle etwa zu großen Strukturen verbunden hätten.

Andere Experimente (Juan Oro, 1961) waren in der Lage, die Bausteine der RNA und DNA herzustellen.

Heute gilt es als sicher, dass die Grundbausteine des Lebens in der frühen Erdatmosphäre vorhanden waren. Die Tatsache, dass damals kein freier Sauerstoff in der Erdatmosphäre vorkam, stellte sicher, dass diese organischen Moleküle relativ lange stabil blieben.

Membransynthese

Im Jahre 1970 konnte Fox nachweisen, dass eine geeignete Mischung von Proteinen unter Erhitzung spontan Membranen in Kugelform bildet. Da viele als ursprünglich angesehenen Archaebakterien in der Nähe heisser (vulkanischer) Quellen im Ozean vorkommne, gilt diese Beobachtung als ein Hinweis auf die Entstehung zellähnlicher Strukturen.

Die RNA Welt

Die RNA Welt Hypothese (erstmals 1986 von Walter Gilbert vorgeschlagen, besagt, dass bevor erste Zellen existierten, RNA-Moleküle die vorherschende (oder einzige) Lebensform waren. Die Hypothese lässt sich aus der Fähigkeit der RNA zur Speicherung, Übertragung, und Vervielfältigung genetischer Informationen, sowie ihrer Fähigkeit, durch [[Ribozymm]e Reaktionen zu katalysieren, ableiten. In einer Evolutionsumgebung würden diejenigen RNA Moleküle, die sich selbst bevorzugt vermehren, gehäuft vorkommen.

Sollte die RNA Hypothese zutreffen, müsste man eine Neudefinition des Begriffs "Leben" erwägen.

2001 wurde entdeckt, dass die wichtigen katalytischen Zentren der Ribosomen von RNA (und nicht, wie vorher angenommen, von Proteinen) gestellt werden. Dies zeigt, dass eine katalytische Funktion der RNA, wie sie in der RNA Welt Hypothese vorgeschlagen wurde, heute von Lebewesen genutzt wird. Da Ribosomen als sehr ursprüngliche Zellbausteine gelten, gilt diese Entdeckung als wichtiger Beitrag zur Untermauerung der RNA Welt Hypothese. Man ist nun sicher, dass RNA Moleküle -- zumindest prinzipiell -- in der Lage sind, Aminosäuren zu Proteinen zu verketten.

In diese, Zusammenhang ist auch die PNA von interesse.