NASA Studie reproduziert Ursprünge des Lebens am Ozeanboden

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Symbolbild: Ein sog. Schwarzer Raucher, eine Tiefseequelle in 3.300 Me­ter Was­ser­tie­fe. Copyright: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen / (via WikimediaCommons), CC-BY 4.0

Symbolbild: Ein sog. Schwarzer Raucher, eine Tiefseequelle in 3.300 Me­ter Was­ser­tie­fe.
Copyright: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen / (via WikimediaCommons), CC-BY 4.0

Pasadena (USA) – NASA-Wissenschaftler haben unter Laborbedingungen simuliert, wie vor rund vier Milliarden Jahren tief am Ozeanboden die Zutaten des Lebens entstanden sein könnten. Das Ergebnis offenbart nicht nur, wie einst das Leben auf der Erde seinen Ursprung genommen haben könnte, sondern auch, wo wir auch außerhalb der Erde erdähnliches Leben finden könnten.

Wie das Team um die Astrobiologin Lauri Barge vom Jet Propulsion Laboratory (JPL) der NASA aktuell im Fachjournal „Proceedings of the National Academy of Sciences“ (DOI: 10.1073/pnas.1812098116) berichtet, konzentrierten sie sich bei ihren Versuchen auf die Frage, wie Aminosäuren – und damit die Bausteine von Proteinen und in der Folge des Lebens selbst – rund um hydrothermale Quellen am Ozeanboden entstanden sein könnten.

Hierzu haben die NASA-Wissenschaftler den Ozeanboden im Labor simuliert. „Wir wollten verstehen, wie weit man mit organischen Stoffen und Mineralien kommt, bevor eine tatsächliche Zelle entsteht“, erläutert Barge. „Das ist ein wichtiger Schritt, wenn man verstehen will, wie Leben in derartigen Umgebungen entstehen konnte. Zudem wollten wir verstehen, wie sich Faktoren wie etwa die Atmosphäre, der Ozean und die Mineralien in den Schloten auf die Entstehung von Leben ausgewirkt haben und wie wahrscheinlich es ist, dass diese Dinge auch auf anderen Planeten zusammenkommen können.“

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Hydrothermale Quelle am Ozeanboden, sogenannte heiße Schlote, erwärmen das nahezu frostig-kalte Umgebungswasser durch Hitze und chemischer Energie aus dem Erdinnern und bilden eine Art natürlicher Schornsteine, in deren Umfeld sich eine Vielzahl von Leben tummelt.
Copyright: MARUM − Zentrum für Marine Umweltwissenschaften, Universität Bremen

Tatsächlich ist es die Energie aus dem Innern eines Planeten oder fernen Mondes, die diese Himmelskörper auch außerhalb der klassischen, vom jeweiligen Zentralgestirn erwärmten habitablen, also lebensfreundlichen Zonen rund um einen Stern lebensfreundlich machen könnte. Und da es solche Systeme auf der Erde gibt, wären sie wohl auch auf anderen Planeten denkbar.

In ihren Experimenten kombinierten die Wissenschaftler um Barge Wasser, Mineralien und Vorläufermoleküle von Aminosäuren wie Pyruvate und Ammoniak, um so ihre Hypothese durch die Erhitzung der Mischung auf 70 Grad Celsius – und damit ähnlich jenen Temperaturen, die rund um hydrothermale Quellen vorhanden sind – zu überprüfen. Zudem passten sie auch den pH-Wert des Wassers an den der alkalischen Umgebung rund um die Tiefseeschlote an und entfernten auch Sauerstoff aus der Mixtur, da zur fraglichen Entstehungszeit des irdischen Lebens, in den Ozeanen kaum Sauerstoff vorhanden war. Zusätzlich fügten die Forscher Eisenoxid hinzu, wie es auf der frühen Erde reichlich vorhanden war.

https://www.jpl.nasa.gov/images/astrobiology/20190225/Chimney.gif
Die im Labor simulierten Miniaturvaranten hydrothermaler Tiefseequellen.

Dieser „grüne Rost“ reagierte schon mit geringsten Mengen durch die Forscher der Lösung sodann hinzugefügten Sauerstoffs und ließ die Aminosäure Alanin und Alpha-Hydroxy-Säure-Lactate entstehen. Diese wiederum sind Nebenprodukte von aminosäurebildenden Reaktionen. Zugleich vermuten einige Wissenschaftler, dass auch sie sich zu komplexeren organischen Molekülen kombinieren können, die dann zur Entstehung des Lebens führen können.

„Unsere Ergebnisse zeigen, dass unter bestimmten milden geologischen Bedingungen am Meeresboden, die denen auf der jungen Erde gleichen und sich so vielleicht auch auf anderen Planeten und Monden finden, schon durch einfache Reaktionen Aminosäuren und Alpha-Hydroxy-Säuren entstehen können“, kommentiert Barge.

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Nachdem schon frühere Studien untersucht hatten, ob hydrothermale Schlote die notwendigen Zutaten und genügend Energie für die Entstehung des Lebens liefern könnten, handelt es sich bei der aktuellen Studie erstmals um eine direkte Simulation der die Produktion organischer Moleküle antreibenden Bedingungen, Faktoren und Systeme.

In weiteren Experimenten wollen Barge und Kollegen nun untersuchen, ob auch noch weitere Zutaten des Lebens in und durch diese Systeme entstehen können, durch die vielleicht sogar noch komplexere Moleküle erzeugt werden.

Neben den auf der Erde bekannten Tiefseeschloten, vermuten Wissenschaftler auch u.a. am Grund der unter kilometerdicken Eisschichten verborgenen flüssigen Wasserozeane auf den Saturn- und Jupitermonden Enceladus und Europa entsprechende hydrothermale Quellen.

„Wenn wir besser verstehen, ob und wie Leben am Grunde unserer eigenen Ozeane fernab von jeglichem Sonnenlicht entstehen konnte, so kann uns das auch bei der Suche nach potentiellem Leben auf anderen Himmelskörpern behilflich sein“, so Barge abschließend.

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