Studie: Zufällige Entstehung des Lebens mehr als unwahrscheinlich
London (Großbritannien) – Wie entstand das erste Leben auf der Erde? War es lediglich ein zufälliges Zusammenspiel von Chemie und Physik, oder hatten externe Kräfte ihre Hände mit im Spiel? Eine neue Studie eines Biophysikers des Londoner Imperial College London nähert sich dieser fundamentalen Frage mittels moderner Informations- und Algorithmustheorie und kommt zu einem erstaunlichen Ergebnis.
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Inhalt
Informationswüste Urerde statt fruchtbarer Ursuppe
Wie Biophysiker der Prof. Robert G. Endres Department of Life Sciences am Imperial College vorab via ArXiv.org erläutert, beruht sein der Studie zugrundeliegendes Modell auf algorithmischer Komplexität (Kolmogorov-Komplexität) und Informations-/Entropietheorie, und wird zudem durch moderne Simulationen und Zellenmodelle gestützt.
Auf diesem Weg verfolgt Endres eine der Grundfragen der Biologie und Evolutionsforschung: Wie wahrscheinlich ist es, strukturierte biologische Information und damit die Voraussetzung für selbstreplizierende Protozellen binnen des zur Verfügung stehenden Zeitfensters zusammenzubringen?
Die faszinierende Antwort als Ergebnis der Studie: Die entropischen und informations-theoretischen Hürden dafür sind gewaltig und die Wahrscheinlichkeit, dass sich unter realistischen vorbiotischen Bedingungen eine Protozelle ergibt, extrem gering.
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Laut Endres enthält eine modellierte Protozelle rund 10⁹ Bits an Information (ca. 125 MB). Dass diese enorme Menge an strukturierter Information aus einer zufälligen Ursuppe heraus entstehen und sich zusammenfinden konnte, obwohl gerade diese Ursuppe als extrem verlustreich gilt, sein astronomisch gering. Im Titel spricht der Autor selbst von „unreasonable“.
Diese Erkenntnis verstärkt den Eindruck, dass das Leben am Ende entweder eine äußerst seltene Ausnahme sein könnte, oder gezielt erzeugt bzw. auf die Erde transportiert wurde.
Zwischen wissenschaftlicher Neugier und Aliens
Als Alternative zur Vorstellung eines derart rein zufälligen bio-physikalischen Prozesses in einer dafür unwahrscheinlichen Umgebung und unter erschwerten Bedingungen, diskutiert Endres unter anderem die Hypothese der sog. gerichtete Panspermie. Diese Hypothese postuliert, dass eine hochentwickelte außerirdische Zivilisation das Leben einst zu ausgewählten lebensfreundlichen Planeten wie unserer Erde schleuste. Angesichts unserer eigenen wissenschaftlichen Überlegungen und sogar Plänen von der Bewohnbarmachung anderer Planeten wie dem Mars, unter anderem durch den Einsatz irdischer Mikroben, erscheint diese schon lange diskutierte Hypothese zwar logisch denkbar, ist aber weiterhin aber wissenschaftlich umstritten. Endres selbst bezeichnet die gerichtete Panspermie zwar als spekulativ, aber dennoch „logisch offene Alternative“. Zugleich verweist er in der Debatte darauf, wie wichtig es ist, Zweifel und Unsicherheit offen anzugehen.
Nur zwei Raritäten als Grundpfeiler
Laut Endres war die frühe Erde eine für die Entstehung von Leben zwar mögliche, zugleich aber auch schwierige Umgebung: Wasser und eine Atmosphäre waren zwar bereits vor 4,4 Milliarden Jahren vorhanden. Erste Lebenszeichen verdichten sich ab 4,1 Milliarden Jahren und unstrittige Mikro-Fossilien stammen aus einer Zeit von vor etwa 3,5 Milliarden Jahren. „Diese Zeitfenster sind kurz für derartige komplexe Entstehungen“, so der Forscher. Moleküle, die komplex genug für Selektion und Replikation wären, zerfallen schnell, zudem muss alles in einem winzigen Volumen (der Größe einer Protozelle) aufgebaut werden.
AI und Zellmodellierung öffnen neue Türen
Endres sieht Hoffnung in der Kombination aus KI-Methoden und verbesserten Simulationsmodellen. Diese Werkzeuge erlauben erstmals, Lebenskomplexität mit algorithmischer Komplexität quantifizierbar zu machen.
Laut der aktuellen Studie war das Leben auf der Erde also weniger ein Naturgesetz, sondern möglicherweise ein statistisches Wunder. Die spontane Entstehung von Leben war wahrscheinlich weniger eine unvermeidliche Schöpfung als eine schier unglaubliche Aneinanderreihung winziger Wahrscheinlichkeiten. Der Ursprung des Lebens bleibt eine der größten Disziplinfragen. Mit modernster Mathematik und neuen Simulationsmodellen können wir uns dieser Frage also nicht mehr bloß mit romantischen Vorstellungen nähern.
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Recherchequelle: ArXiv.org, eigene Recherchen grenzwissenschaft-aktuell.de
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