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Einen Überblick über weitere Visionen zur Entstehung des Lebens finden Sie unter Schöpfungsgeschichte.

Der erste bekannte Lebensformen sind versteinerte Mikroorganismen in hydrothermale Quellen, von denen angenommen wird, dass sie vor 4,28 Milliarden Jahren gelebt haben, nicht lange nach dem Entstehung der Erde.

Stromatolithen von dem präkambrisch in der Siyeh-Formation, Glacier-Nationalpark. In diesen 3,5 Milliarden Jahre alten Formationen versteinert Cyanobakterien fand es.

Abiogenese oder der Ursprung des Lebens^[ein] ist der Natürlicher Prozess bei welchem Leben aus nicht-lebender Materie entstanden, wie z.B. einfach organische Verbindungen.^[3][4][5] Obwohl die Details dieses Prozesses noch unbekannt sind, sind die vorherrschenden wissenschaftlichen Hypothese dass der Übergang von unbelebter zu lebender Materie kein einzelnes Ereignis war, sondern ein evolutionärer Prozess zunehmender Komplexität im Zusammenhang mit molekularen Selbstreplikation, Selbstorganisation, Autokatalyse und die Entwicklung von Zellmembranen.^[6][7] Obwohl das Auftreten der Abiogenese unter Wissenschaftlern unbestritten ist, sind die zugrunde liegenden Mechanismen noch nicht vollständig aufgeklärt.

Die Abiogenese wird durch eine Kombination von Erkenntnissen aus der Molekularbiologie, Paläontologie, Astrobiologie, Ozeanographie, Geochemie und Biochemie.^[8] Alles Leben ist durch vier Gruppen von Biomolekülen gekennzeichnet: Lipide (Membranen), Kohlenhydrate (Zucker), Aminosäuren (Proteine) und Nukleinsäuren (selbstreplizierende DNA und RNA). Ein erfolgreicher Theorie der Abiogenese soll den Ursprung und die Wechselwirkungen dieser Biomoleküle erklären können.^[9] Nach modernen Ansichten stammt das gegenwärtige Leben von a RNA-Welt.^[10]

Der Klassiker Miller-Urey-Experiment von 1952 hat das gezeigt Aminosäuren, die chemischen Bausteine ​​der Proteine, die in allen lebenden Organismen verwendet werden, können spontan synthetisiert werden aus Anorganische Verbindungen unter Bedingungen ähnlich denen der frühen Erde. Es wurden mehrere Energiequellen vorgeschlagen, die diese Reaktionen angetrieben haben könnten, darunter Blitz und Strahlung.^[11]

Das Boden ist der einzige Ort im Universum, von dem bekannt ist, dass es Leben gibt, und fossile Überreste der frühen Erde sind die Grundlage vieler Forschungen zur Abiogenese. Das Alter der Erde wurde auf etwa 4,6 Milliarden Jahre geschätzt;^[12] der früheste (allgemein anerkannte) Nachweis von Leben vor mindestens 3,5 Milliarden Jahren.^[13] Im Jahr 2017 wurden fossile Mikroorganismen in Ablagerungen von hydrothermale Quellen gefunden mit einem Alter von 3,77 bis 4,28 Milliarden Jahren,^[14] deutet darauf hin, dass das Leben relativ kurz nach dem soon Entstehung des Ozeans vor 4,4 Milliarden Jahren gestartet.

Beschreibung

Abiogenese ist die Naturwissenschaft Erklärung für den Ursprung des Lebens, also ohne übernatürlich oder metaphysisch Eingang. Das erste Leben überhaupt entstand durch das heutzutage auch vorkommende chemisch und körperlich Prozesse. Diese Annahme ist bekannt als Uniformitarismus: die heute beobachtbaren physikalischen Gesetze und Prozesse waren auch in der Vergangenheit aktiv und sind daher der Schlüssel zur Nachvollziehbarkeit der Entstehung der gegenwärtigen Welt.

Der Begriff Abiogenese ist nicht zu verwechseln mit spontane Generation wie man glaubte, in der Antike beobachtet zu werden (wie: "Mäuse stammt aus Korn", "Maden entstanden im Verfall Fleisch"). Von dem 17. Jahrhundert ist ein wichtiger Grundsatz in der Biologie dass Leben nur aus anderem Leben entsteht: Omne vivum ex ovo (alles Leben kommt von a Ei). Die klassische Ansicht von spontane Generation ist nach modernen Erkenntnissen eine Unmöglichkeit. Maden erscheinen in verrottendem Fleisch, weil Fliege legen dort ihre Eier, Mäuse tauchen in Getreidespeichern auf, weil sie von woanders kommen, und vermehren sich in einem solchen Nahrungsparadies schnell.

Die Frage ist jedoch wie zuerst das Leben hat jemals begonnen; das Leben, aus dem alles andere Leben hervorgegangen ist. Es gibt mehrere Hypothesen zur Abiogenese, aber keine davon wird allgemein akzeptiert und empirische Unterstützung ist knapp. Alle Hypothesen gehen davon aus, dass die Moleküle, die die ersten Zellen bildeten, unter natürlichen Bedingungen durch einen langsamen chemischen Evolutionsprozess synthetisiert wurden und sich diese Moleküle dann zu einem geordneten System mit biologischen Eigenschaften organisierten.^[15]

Aktuelle Modelle

Molekularbiologe John Desmond Bernal 1967 entwickelte er ein dreistufiges Modell der Evolution von unbelebter Materie zu primitivem Leben.^[16] Die drei Schritte in diesem Modell spiegeln in einfachen Linien die grundlegenden Forschungsthemen aus der Abiogenese-Theorie:

1. der Ursprung von Bio Monomere (einfache organische Verbindungen, wie Aminosäuren und Nukleotide);
2. der Ursprung von Bio Polymere (selbstreplizierende Makromoleküle wie RNA);
3. die Evolution dieser Moleküle zu Zellen oder Systeme mit einem internen Stoffwechsel (erstes Leben).

Bernal wies darauf hin, dass die Evolution in Zellen zwischen den Stadien 1 und 2 begann. Er hielt die dritte Stufe – den Prozess, durch den Membrankompartimente gebildet werden, in denen neue biochemische Reaktionen ablaufen können – für experimentell am schwierigsten zu bestimmen. Die moderne Forschung zeigt, dass alle diese drei Entwicklungsschritte mehr oder weniger stark reproduzierbar sein.^[17][18]

Die Komplexitätsentwicklung allein durch chemische Prozesse ist chemische Evolution erwähnt. Die chemische Evolution ist ein wichtiges Konzept innerhalb der Abiogenese-Hypothese. Mehrere Forschungsteams haben gezeigt, dass Evolution – einschließlich Replikation, Variation und natürliche Selektion – kann in Populationen von Molekülen stattfinden.^[19]Sol Spiegelman, ein amerikanischer Mikrobiologe, nutzte diese natürliche Selektion, um die „Spiegelman-Probe“ zu synthetisieren: a RNA-Kette von 218 Nukleotiden, die sich aus einem bakteriellen RNA-Molekül von 4500 Nukleotiden entwickelt haben. Manfred Eigen baute auf Spiegelmans Arbeit auf und produzierte ein ähnliches RNA-Molekül mit nur 48 oder 54 Nukleotiden; die minimale RNA-Länge, die noch repliziert werden kann.^[20]

Ebenfalls NASA hat mehrere Modelle für die Abiogeneseforschung etabliert. Das Ziel der NASA ist es, Wechselwirkungen zu erforschen, mittlere Identifizierung von Strukturen und Funktionen, Energiequellen und Umweltfaktoren, die zur Diversität, Auswahl und Replikation evolvierbarer makromolekularer Systeme beigetragen haben.^[21] Der Schwerpunkt liegt auf der Identifizierung, welche Polymere spielte eine Rolle bei der Entstehung des Lebens. Das Aufkommen von Polymeren, die sich selbst replizieren, genetische Informationen speichern und Eigenschaften aufweisen, auf die die Selektion reagieren kann, war wahrscheinlich ein entscheidender Schritt in der Entstehung von lebenden Systemen.^[21]

Konzeptgeschichte

Charles Darwin erkannte bereits, dass seiner Evolutionstheorie eine große Frage offen stand: die Herkunft des Vorfahren aller Organismen. In einem Brief an seinen Kollegen J. Hooker ab 1871 spekulierte er darüber,^[b] aber nach dem damaligen Stand der Wissenschaft konnte dieses Problem nicht gelöst werden.

Alexander Oparin und John Haldane wo in der 20er Jahre des zwanzigsten Jahrhunderts der erste, der ein verantwortungsvolles Hypothese für den chemischen Ursprung der ersten 'Lebensmoleküle'. Beide gingen davon aus, dass die chemischen Bedingungen zu Beginn der Erdgeschichte günstig für die Bildung komplexer Moleküle waren. Oparin argumentierte, dass unter dem Einfluss von Sonnenlicht ein "Ursuppe"von organischen Molekülen können in einer anoxischen Atmosphäre erzeugt werden. Oparin schlug auch einen Prozess vor, um diese präbiotischen Elemente in einer Art Protozellen zusammenzubringen:"koazervate'.

Harold Urey, Lehrer von Stanley Miller, in einem Labor der Universität von Chicago

Es wurde berühmt Miller-Urey-Experiment war ein erster experimenteller Test dieser theoretischen Überlegungen. Das Experiment, das 1953 unter der Leitung von Stanley Miller und Harold Urey, zeigte, dass sich organische Moleküle tatsächlich in einer leblosen Umgebung bilden. Im Experiment ist die mutmaßliche Bedingung des frühen Boden imitiert in a Labor. In einer Mischung aus Wasserdampf, Methan, Ammoniak und Wasserstoffgas wurde elektrische Entladungen aufgeregt. Nach einer Woche stellte sich heraus, dass sich eine beträchtliche Menge organischer Moleküle gebildet hatte, darunter Aminosäuren (die Bausteine ​​​​von Proteinen). Von dem vorhandenen Kohlenstoff befanden sich 10-15% in organischen Molekülen. Zwei Prozent des Kohlenstoffs waren gebunden (als zwei verschiedene Aminosäuren). Die Hälfte der produzierten Aminosäuren war gegen den Uhrzeigersinn, die andere Hälfte im Uhrzeigersinn.

Molekulare Lebensgrundlagen

Die fast unendliche Vielfalt von Biomoleküle findet sich in den verschiedenen Lebensformen (Bakterien, Archaeen, Pflanzen, Tiere und Pilze) zeigt eine bemerkenswerte Anzahl von Ähnlichkeiten zwischen ihnen. Um die Entstehung des Lebens chemisch zu erklären, ist es wichtig, diese Zusammenhänge wissenschaftlich zu spezifizieren. Drei wichtige Merkmale des Lebens auf Boden sind wie folgt:^[22]

• Die Basis jeder Zelle wird gebildet durch Protein und andere organische Moleküle. Proteine ​​bestehen aus Ketten von Aminosäuren. Proteinstrukturen sind vor allem wegen ihrer katalytisch und strukturell Funktionen.
• Eine Form von Stoffwechsel ist für die Energieversorgung des Organismus unverzichtbar. Der Stoffwechsel ermöglicht die Nutzung von Energie und Materie im Organismus, um einen stabilen, vitalen Zustand aufrechtzuerhalten (durch Entropie lokal niedrig).
• Das Leben muss sich reproduzieren können (Selbstreplikation). Das Leben auf der Erde nutzt es DNA oder RNA genetische Merkmale an die Nachkommen weiterzugeben. In diesem Nukleinsäuren, von denen jeder einen biologischen Polymer stammen aus Nukleotide, alle Codes für die Proteine, die der Mensch im Laufe seines Lebens benötigt. Die spezifische Kombination von Proteincodes (Gene) in der DNA bestimmt letztendlich die Eigenschaften des Individuums.

Alle genannten Eigenschaften sind essentiell für das Leben, wie wir es kennen. Die Modelle zur Abiogenese sollen nicht nur die Entstehung dieser Merkmale einzeln erklären, sondern auch, wie sie zur ersten Zelle zusammengekommen sein könnten.

Herkunft organischer Verbindungen

Alle chemische Elemente, außer Wasserstoff und Helium, entstehen in erster Linie aus stellare Nukleosynthese. Im Jahr 2016 gaben Astronomen bekannt, dass die grundlegendsten chemischen Bestandteile des Lebens – das Kohlenstoff-Wasserstoff-Molekül (CH•), das Kohlenstoff-Wasserstoff-Ion (CH) und das Kohlenstoffion (C) – hauptsächlich gebildet unter dem Einfluss von ultraviolett Licht, das von Sternen kommt.^[23] Komplexe Moleküle, wie z organische Verbindungen, bilden sich auf natürliche Weise durch Wechselwirkungen zwischen diesen Teilchen, sowohl frei im Raum als auch auf Himmelskörpern. Computersimulationen haben gezeigt, dass sich die lebensnotwendigen organischen Moleküle im protoplanetare Scheibe um die Sonne, vor der Entstehung der Planeten.^[24] Kurz nach der Entstehung der Erde stand es Sonnensystem einer Vielzahl von Stößen ausgesetzt Meteoriten: das Spätes schweres Bombardement. Auch während dieser Zeit wären viele organische Moleküle aus dem Weltraum auf die Erde gelandet.^[25]

Kommt aus diesen natürlich geformten Schornsteinen hydrothermale Flüssigkeiten frei von über 100° C. Dabei spontan organische Verbindungen gebildet durch Wechselwirkungen zwischen reaktiven Gasen und gelösten Elementen (huh₂).^[26]

Auf einem Himmelskörper, wie dem Boden, ständig finden chemische Reaktionen unter dem Einfluss von UV-Licht, Redox-Kupplung oder elektrische Entladungen während des Blitzes. Dies kann sowohl auf der Oberfläche des Planeten als auch in einem Gewässer erfolgen. 1977 wurde entdeckt, dass auch hydrothermale Quellen günstige Bedingungen für die nachhaltige Synthese organischer Substanzen.^[26] Thermische Gradienten mit reaktiven Gasen (magmatisch CO₂, huh₂S) und gelöste Elemente (H₂) sind hervorragende Bedingungen für den Ablauf von Redoxreaktionen (Reaktionen mit Übertragung von chemische Energie) aus denen komplexere Verbindungen entstehen.^[26]

In hydrothermalen Quellen besteht eine starke thermodynamische Tendenz zur Bildung organischer Verbindungen. Meerwasser und hydrothermale Flüssigkeiten können sich vermischen und in einen stabileren Zustand übergehen (a exergonischer Prozess).^[27] Die freigesetzte Energie wird bei etwa 100–150 Grad Celsius maximiert, genau bei den Temperaturen, bei denen die thermophilBakterien und Archaeen gedeihen: Organismen, die die Grundlage der Stammbaum, in der Nähe der Letzter universeller gemeinsamer Vorfahre (LUCA).^[28]

Die Ansammlung organischer Moleküle auf der Oberfläche eines Planeten gilt als wesentlicher Schritt für die Entstehung des Lebens. Die Identifizierung und das Verständnis der Mechanismen, die zur Produktion präbiotischer Moleküle führten, ist entscheidend für die Erstellung des Inventars der Baumaterialien, aus denen das Leben auf der Erde entstand, vorausgesetzt, dass die Bildung dieser Moleküle letztendlich die Auswahl der Moleküle diktierte, aus denen das Leben entstand.^[21]

Chemische Synthese

Chemische Reaktionen, die komplexe Moleküle erzeugen (wie z Polymerisation) kann mit verschiedenen natürlichen Energiequellen betrieben werden: Geothermie, Sonnenstrahlung und Blitzentladungen sind die wichtigsten.^[19] Bereits in den 1860er Jahren wurden Experimente durchgeführt, die zeigten, dass organische Moleküle spontan durch Wechselwirkungen zwischen einfachen Kohlenstoffquellen und anorganischen Katalysatoren hergestellt werden können. Experimente von Butlerov (die Formose-Reaktion) hat gezeigt, dass Tetrosen, Pentosen und Hexosen werden produziert, wenn Formaldehyd wird unter basischen Bedingungen mit zweiwertigen Metallionen wie Kalzium.

Formamid kann in alle vier umgewandelt werden Ribonukleotide beim Erhitzen in Gegenwart von Mineralien. Formamid ist im Universum allgegenwärtig und entsteht aus der Reaktion von Wasser mit Blausäure (HCN).^[29] Aus diesem Grund wird Formamid oft für möglich gehalten Vorläufer organischer Verbindungen, zum Teil, weil es sich leicht in natürlichen Reservoirs ansammelt.^[30] Darüber hinaus spielt HCN bei anderen chemischen Syntheseprozessen eine Rolle, beispielsweise bei der Bildung der Aminosäure Glycin.^[19]

Zum Zeitpunkt des Miller-Urey-Experiments wurde angenommen, dass die frühe Erde eine reduzierende Atmosphäre besitzt: ein Gas, das aus Molekülen besteht, die relativ reich an Wasserstoff und die Armen waren an Sauerstoff (wie CH₄ und NH₃ im Kontrast zu CO₂ und NEIN₂). Der aktuelle wissenschaftliche Konsens besagt jedoch, dass die Atmosphäre der frühen Erdatmosphäre schwach reduziert oder sogar neutral war.^[31] Eine solche Atmosphäre würde sowohl die Menge als auch die Vielfalt der produzierbaren Aminosäuren stark reduzieren. Dennoch wurden auch unter diesen Bedingungen Synthesewege entdeckt (mit Eisen- und Karbonatmineralien), die möglicherweise eine Vielzahl von Aminosäuren produziert haben.^[31] Andere Forschungen konzentrieren sich auf zwei andere potenziell reduzierende Umgebungen: den Weltraum und hydrothermale Tiefseequellen.^[32]

Selbstreplikation und die RNA-Welt

Selbstorganisation und Selbstreplikation werden oft als charakteristische Merkmale von Leben Systeme. Es ist jedoch möglich, dass unter den richtigen Bedingungen auch unbelebte Materie diese Phänomene aufweist. Stan Palasek schlug basierend auf einem theoretischen Modell vor, dass die Selbstorganisation von Ribonukleinsäure (RNA) kann aufgrund physikalischer Faktoren spontan auftreten.^[33] Auch der Selbstmontageprozess, bei dem Viren ihre Verwendung beleuchtet Hypothesen zur Abiogenese, da sie zur Plausibilität beiträgt, dass das Leben durch die Selbstorganisation organischer Moleküle begonnen haben könnte.

RNA-Welt

sehen RNA-Welt für den Hauptartikel zu diesem Thema.

Ribosomenteil des BakterienHaloarcula marismortui. Protein sind blau dargestellt und die beiden rRNA-Ketten in orange und gelb.^[34]

Die RNA-Welt ist eine wichtige Hypothese innerhalb der Theorie der Abiogenese. Die Hypothese besagt, dass in der frühen Erde selbstreplizierende und katalytische RNA führte zur Entwicklung der ersten Lebensformen. In dieser "Welt" einzelner RNA waren die heutigen universellen Moleküle DNA und Protein noch abwesend. Es wird derzeit allgemein akzeptiert, dass das gegenwärtige Leben auf der Erde von einer RNA-Welt abstammt,^[35][36][37] obwohl ähnliche Moleküle existiert haben können, die der RNA vorausgingen.^[38] RNA, ein einzelsträngiges Nukleinsäure die in allen Organismen eine Funktion hat Genexpression, besitzt die einzigartige Fähigkeit, genetische Informationen (wie DNA) zu speichern und Reaktionen (wie Proteine) zu katalysieren. Die Entdeckung, dass RNA nicht nur Erbinformationen speichern kann, sondern auch enzymatische Aktivitäten aufweist, führte zu der Hypothese, dass RNA die ursprüngliche Grundlage der ersten Lebensformen war. Die Hypothese wurde ausgearbeitet und benannt von Walter Gilbert 1986.^[38][39]

Es Ribosom, eine kleine Organelle, die Proteinsynthese care, bildete die Grundlage für die Erforschung der RNA-Welt. Ein Ribosom besteht größtenteils aus RNA-Ketten (ribosomale RNA). Die Entdeckung, dass diese RNA-Ketten in Ribosomen die Bildung von Peptidbindungen Katalyse war ein starker Hinweis auf die Existenz der RNA-Welt.^[35] Es ist wahrscheinlich, dass das angestammte Ribosom vollständig aus RNA bestand. Wichtige verbleibende Fragen zu diesem Thema sind, welche Auswahldruck eine Rolle bei der Evolution des Ribosoms gespielt hat und wie die genetischer Code entstanden.^[40]

Trotz vieler experimenteller und theoretischer Bemühungen in der RNA-Welt gibt es derzeit keine validen Hypothesen zur Entstehung von Reproduzieren und Übersetzung, zwei Prozesse, die zusammen lebenden Organismen zugrunde liegen und für die Evolution erforderlich sind. Laut Biochemiker Eugene Koonin Das Konzept einer RNA-Welt mag die besten Antworten auf diese Fragen bieten, aber es erklärt bisher nicht, wie aus einfacher Chemie ein effizienter Replikationsprozess oder ein Translationssystem hervorgegangen ist.^[41]

Viraler Ursprung

Eine andere umstrittenere Hypothese schlägt vor, dass das Leben in der RNA-Welt aus einem virusartig System.^[42][43] Eine der Schwierigkeiten bei der Untersuchung der Entstehung von Viren ist ihre Stärke mutieren Charakter; das genetische Material eines Virus verändert sich so schnell, dass man wenig darüber sagen kann Phylogenie.^[c] In einer Studie aus dem Jahr 2015 Proteinstrukturen von Organismen aus verschiedenen Lebensbereichen, um die Evolutionsgeschichte zu rekonstruieren. Die Forscher kamen zu dem Schluss, dass Proteinstrukturen einen besseren Eindruck von antiken Ereignissen vermitteln als DNA oder RNA, weil ihre dreidimensionalen Strukturen während der gesamten Evolution erhalten bleiben (konserviert). Damit ist es Proteom eines Virus kann auf die langfristige Evolutionsgeschichte des Lebens hinweisen.^[42]

RNA-Synthese und -Replikation

Es wurden zahlreiche Hypothesen bezüglich der Bildung von RNA-Molekülen aufgestellt. Studien haben gezeigt, dass Formamid, eine allgegenwärtige Verbindung, kann unter dem Einfluss von Wärme und Mineralien in alle vier umgewandelt werden Ribonukleotide (RNA-Bausteine).^[29] Solche komplexeren organischen Moleküle können auch in Reaktionen gebildet werden, die auf Tonsubstrate oder auf der Oberfläche des Minerals Pyrit. Wenn die Konzentrationen an RNA-Bausteinen hoch genug sind, können die Moleküle polymerisieren zu kurzen Ketten.

Im Labor wurden kurze RNA-Moleküle synthetisiert, die sich selbst organisieren konnten replizieren: aufgrund ihrer räumlichen Form, a komplementärer Strang geprägt sein.^[45] Darüber hinaus wurde gezeigt, dass eine RNA-Kette nicht nur RNA-Monomere, sondern auch kurze RNA-Sequenzen miteinander verknüpfen kann. RNA kann daher grundsätzlich zu a autokatalytisches System. Sobald autokatalytische RNA-Moleküle gebildet sind, über natürliche Selektion der Strang mit den effizientesten Replikationsfähigkeiten zur besten Vermehrung und Selbsterhaltung.^[46] Es wurden Experimente durchgeführt, bei denen RNA-Moleküle auf diese Weise neue Funktionen entwickelt haben (Entstehung).^[47]

Zellbildung

Protokolle

Mehr Informationen: Lipiddoppelschicht

Die drei Hauptstrukturen, die Phospholipide und andere Lipidverbindungen bilden sich in Wasser. Das Liposom (Protozelle), die Mizelle und die Doppelschicht.

Eine Protokollzelle ist a selbstorganisiert, kugelförmiger Körper aus Lipide. Das Entstehung von Protozellen war ein entscheidender Schritt in der Entwicklung des ersten Lebens.^[48] Eine zentrale Frage dabei ist, wie Protozellen zum Fortpflanzungserfolg der nächsten Generation beigetragen haben, die die Evolution des Lebens vorantreibt. Obwohl im Labor noch nie eine echte, funktionsfähige Protozelle geschaffen wurde, halten Wissenschaftler dies für sehr möglich.^[49][50][51]

Laut der Zweiter Hauptsatz der Thermodynamik alle Prozesse im Universum, die eine Energieumwandlung beinhalten, führen zu einer Zunahme von Entropie. Davon unterscheidet sich das Leben jedoch durch seinen hohen Ordnungsgrad. Um die biologische Ordnung aufrechtzuerhalten (um die Entropie lokal niedrig zu halten) wird eine Grenze benötigt, in der Lebensprozesse von unbelebter Materie getrennt sind.^[52] Bei allen Lebewesen hat diese Grenze die Form a Membran, bestehend aus a lipiddoppelschicht. Die Forschung zeigt, dass Lipidmoleküle (die in der Erdkruste auf natürliche Weise aus Kohlenmonoxid und Wasserstoffgas gebildet werden) in warmem Wasser zu winzigen Körpern verklumpen, die als . bezeichnet werden Mizellen.^[53] Wenn die Lipidkonzentration hoch genug ist, verschmelzen die Mizellen zu dünnen Membranen, die sich spontan zu kugelförmigen Körpern reorganisieren. Das Ergebnis ist ein stabiles, hohles Kompartiment, das der Membran einer lebenden Zelle sehr ähnlich ist.^[53]

Im Wesentlichen haben die einfachen Protozellen bereits viel mit den Membranen von heute gemeinsam Prokaryotische Zellen. Sie weisen Formen der differentiellen Reproduktion und Speicherung von Energie auf.^[50] Kleine organische Moleküle, die in die Protozellen eindringen, können Stoffwechselprozesse durchlaufen, ohne dass die Produkte wegdiffundieren. Darauf kann die chemische Evolution reagieren. Auch geladene Teilchen (Ionen) kann die Membran nicht passieren, also a elektrochemischer Gradient entstehen können. Gradienten von Partikeln können wiederum neue Reaktionen auslösen.^[54]

Situation

Die Hypothesen über Teilschritte, die zur Entstehung des Lebens geführt haben (könnten), können experimentell überprüft werden.^[55] Werde auch Computersimulationen diese möglichen Szenarien für die Entstehung des Lebens werden immer raffinierter und realistischer, die dann nützliche Ergebnisse als neue Ausgangspunkte für weitere Forschungen liefern können. Man hofft, in Zukunft Leben oder Spuren davon auf anderen Planeten im Sonnensystem zu finden (siehe auch Astrobiologie), die man dann mit dem irdischen Leben vergleichen könnte. Mit den Daten einer solchen vergleichenden Studie könnte man möglicherweise einen großen Beitrag zu einer guten Theorie zur Abiogenese leisten und unter welchen Umständen sie stattfinden kann.

Kritik

Alternative Theorien und Ansichten über den Ursprung des Lebens, wie z Panspermie-Hypothese oder metaphysische Ideen über den Ursprung des LebensKreationismus) werden immer noch von Gegnern der „irdischen“ Evolutionstheorie vorgeschlagen, sind aber noch schwieriger zu überprüfen als die aktuelle Theorie der Abiogenese.

Eine These vieler Kreationisten ist, dass Abiogenese prinzipiell unmöglich ist, insbesondere in Bezug auf die gegenseitige Abhängigkeit der verschiedenen wesentlichen Teile einer Zelle (dies wird als irreduzible Komplexität erwähnt). Es wird auch oft behauptet, dass die Information im Genom kodiert, kann unmöglich von selbst entstanden sein. Oft wird die in der DNA kodierte genetische Information mit Softwareist das in Computers verwendet werden und für die a Programmierer benötigt, um diese Software zu entwerfen. Bisher wurde jedoch nie gezeigt, dass eine schrittweise Evolution von Leben aus Nicht-Leben grundsätzlich unmöglich ist. Somit ist die Selbstreplikation von RNA möglich, die das Problem löst, dass in allen modernen Lebensformen genetisches Material zur Herstellung von Proteinen benötigt wird, während Proteine ​​​​für die Reproduktion des genetischen Materials notwendig sind. Es ist auch nicht schlüssig bewiesen, dass zufällige Mutationen im Genom keine brauchbaren neuen Informationen liefern (Zwickel) durch den Druck der natürlichen Selektion, die schädliche Informationen eliminiert und gleichzeitig die Vermehrung neutraler und nützlicher Informationen ermöglicht.

Siehe auch

• Anthropisches Prinzip
• Evolution (Biologie)
• Prinzip der Mittelmäßigkeit
• Tholin-Moleküle
• Seltene Erden-Hypothese