Chemische Evolution auf dem Prüfstand

@Marko11
Hier werden die verschiedenen Hypothesen angerissen. Das kannst Du ja als Ausgangspunkt nehmen und die verschiedenen Hypothesen mal genauer ansehen. Anschließend kannst Du uns dann auch gerne erzählen, was die Hypothesen genau aussagen :)

Ein sehr schöner Überblicksartikel von Richard Egel, der die Biogenese von der chemischen Evolution (Zink-Welt) bis zur Entstehung der Eukaryoten sowie Megaviren beschreibt, findet sich hier:

http://www.mdpi.com/2075-1729/2/1/170

Mein Lieblingsthema ist die Entstehung der Translation im RNA-Welt-Kontext. Auch dazu habe ich einen sehr informativen Artikel von Yuri Wolf und Eugene Koonin gefunden:

http://www.biology-direct.com/content/2/1/14 (Archiv-Version vom 24.06.2012)

Und was die Entstehung der modernen Zellen betrifft, ist folgender Artikel von Carl Woese sehr lesenswert:

http://www.pnas.org/content/99/13/8742.long

Ein weiterer Artikel mit einer Übersicht über verschiedene Probleme und Hypothesen zur Entstehung des Lebens ist dieser hier:

http://www.talkorigins.org/faqs/abioprob/originoflife.html

Eine kurze Zusammenfassung von mir:

In der Einführung wird zunächst ein historischer Überblick über das Problem gegeben, wie die erste Zelle entstanden sein könnte. Es wird festgestellt, dass trotz der Entwicklungen seit dem Miller-Urey-Versuch die Wissenschaft immer noch sehr hinterherhinkt, was die Erklärung des Übergangs von unbelebt zu belebt betrifft. Dennoch konnten in den letzten zehn Jahren Fortschritte erzielt werden, die es erlauben, die einzelnen Puzzleteile zu einem plausiblen Gesamtentwurf zusammenzufügen.

Im zweiten Abschnitt geht es um die Bedingungen für die Synthese von organischen Molekülen auf der frühen Erde. Entgegen früherer Annahmen geht man neuerdings wieder davon aus, dass die frühe Atmosphäre stärker reduzierend war, weil Wasserstoff doch länger hätte verbleiben können als ursprünglich gedacht. Auch der zerstörerische Einfluss von UV-Strahlung auf reduzierende Atmosphären wird neuerdings nicht mehr als so gravierend angesehen. Das eröffnet die Möglichkeit einer umfangreicheren Synthese von chemischen Grundbausteinen (Monomere) für spätere Biopolymere (Kettenmoleküle wie Proteine und Nukleinsäuren).

Im dritten Abschnitt wird die Frage diskutiert, ob am Anfang eine "RNA-Welt" existierte, in der sich ein früher Stoffwechsel und eine primitive Selbstvermehrung herausbildete, oder ob es Vorläufer-"Welten" gab, deren Molekülbestände später von der RNA übernommen wurden. Es werden verschiedene Probleme aufgezeigt, die mit der Annahme einer "RNA-Welt-zuerst" verbunden sind. Alternativen sind u.a. Polymersynthesen auf mineralischen Oberflächen und auf der Oberfläche von kleinen Lipid-Bläschen (Vesikel), die sich spontan aus Fettsäureverbindungen bilden (hier: Phospholipide).

Der vierte Abschnitt beinhaltet den schrittweisen Aufbau von Komplexität. Hier spielen die eben erwähnten Fettsäure-Vesikel eine zentrale Rolle.

Im fünften Abschnitt geht es um den Zusammenhang zwischen Mineralien und dem Ursprung des Lebens. Hier werden verschiedene Hypothesen im Zusammenhang mit hydrothermalen Quellen besprochen.

Der sechste Abschnitt handelt von der zunehmenden Komplexität chemischer Reaktionskreisläufe, die sich schrittweise zu einem immer höheren Niveau von Vielfalt einerseits und Redundanz andererseits entwickelt.

Der siebente Abschnitt hat die Homochiralität der Biomoleküle zum Thema. Es wird erklärt, wie es dazu kommen konnte, dass Proteine nur aus L-Aminosäuren und Nukleinsäuren nur D-Zucker im Phosphat-Ribose-Rückgrat enthalten (bzw. Desoxyribose bei DNA). Diese "Händigkeit" ist ein Resultat der Selektion aus einem von Anfang an vorhandenen Überschuss von L-Aminosäuren aus der Entstehungsphase des Sonnensystems bzw. der Auswirkung polarisierender Strahlung auf kosmischen Staub, der sich später zu Meteoroiden verdichtete, die später die Erde mit organischem Material anreicherten. Außerdem wirkten Mineraloberflächen hier selektierend.

Der achte Abschnitt behandelt die Hyperzyklen-Theorie von Manfred Eigen u.a. - wobei allerdings festgestellt werden muss, dass bislang kein natürlicher Hyperzyklus im Labor aufgebaut werden konnte.

Abschließend wird festgestellt, dass noch eine Menge Forschungsarbeit zu tun bleibt.

Einige der in der interstellaren Gaswolke entdeckten Moleküle (Illu.) vor dem Hintergrund des Green Bank Telescope. | Copyright Bill Saxton, NRAO/AUI/NSF

Charlottesville (USA) - Im Innern einer Gaswolke im interstellaren Raum in der Nähe des Zentrums unserer Galaxie haben US-Astronomen wichtige präbiotische Moleküle entdeckt. Einmal mehr deutet die Entdeckung daraufhin, dass die Grundlagen des Lebens im All entstanden sind und so junge Planeten befruchten können.

In ihrer Studie untersuchten die Wissenschaftler um Anthony Remijan vom National Radio Astronomy Observatory (NRAO) mit Green Bank Telescope (GBT) in West Virginia eine gigantische Gaswolke in rund 25.000 Lichtjahren Entfernung in der Nähe des Galaktischen Zentrums.

Eines der nun entdeckten Moleküle, Cyanomethan (Acetonitril) gilt unter Wissenschaftlern als Vorgänger von Adenin und damit einer der vier organischen Komplementärbasen der Desoxyribonukleinsäure (DNA) und der Ribonukleinsäure (RNA). Ein anderes Molekül, Ethanamin, spielt hingegen eine Rolle bei der Bildung der Aminosäure Alanin, einem wichtigen Baustein des Mureins, der Grundsubstanz von Bakterienzellwänden und zugleich einer der 20 proteinogenen Aminosäuren des genetischen Kodes.

"Die Entdeckung dieser Moleküle in einer interstellaren Gaswolke im Zentrum der Milchstraße bedeutet, dass wichtige Bausteine der DNA und Aminosäuren junge Planeten mit den chemischen Vorgängersubstanzen des Lebens befruchten können", so Remijan.

In jedem Fall der entdeckten interstellaren Moleküle handele es sich um direkte Frühphasen eines vielteiligen chemischen Prozesses, an dessen Ende die Entstehung biologische Moleküle stehen kann. Während der genaue Ablauf dieses Vorgangs noch größtenteils unverstanden ist, könnte die Entdeckung zumindest neue Hinweise darauf liefern, wo diese Prozesse ablaufen.

Zuvor gingen Wissenschaftler davon aus, dass derartige Prozesse im spärlich zwischen den Sternen vorhandenen Gas stattfinden. Die neue Entdeckung legt nun jedoch nahe, dass sich die chemische Entstehungssequenz für diese Moleküle nicht in Gasen, sondern auf der Oberfläche von eisigen Staubkörnern im interstellaren Raum ereignet.


grenzwissenschaft-aktuell.de

So wie es ausschaut , liege ich wohl mit meiner These das das Leben aus den All kommt nicht ganz so falsch . Wobei man nicht vergessen sollte das ausdrücklich das Wort Könnten verwendet wird .

@Marko11

Marko11 schrieb:So wie es ausschaut , liege ich wohl mit meiner These das das Leben aus den All kommt nicht ganz so falsch . Wobei man nicht vergessen sollte das ausdrücklich das Wort Könnten verwendet wird .

Genau, du findest einen Link, der zu deiner vorgefertigten Meinung passt und du fühlst dich bestätigt. Mehr brauchst du nicht.

Keine Ahnung, ob du falsch liegst, das weiß niemand. Selbst wenn es möglich ist, dass das All Planeten mit Nukleotiden "befruchtet", heißt das immer noch nicht, dass das bei uns so war.

Ein Artikel von grenzwissenschaft-aktuell.de reicht da leider nicht.

@Marko11

Und nochmal für dich zum x-ten Mal, in der Hoffnung, dass es bitte mal ankommt.

Unsere Frage ist nicht, woher Aminosäuren und Nukleotide kommen, sondern wie die Polymere entstanden sind und was die kleinsten Einheiten waren, die sich replizieren. Und wie nachher die Translation entstand.

@Dr.Shrimp

Schon wieder den letzten Satz ignoriert


Ich schrieb ausdrücklich


Wobei man nicht vergessen sollte das ausdrücklich das Wort Könnten verwendet wird .

Wo liegt das Problem ?

@Marko11

Marko11 schrieb:Wo liegt das Problem ?

Dass du nicht über das Thema redest!

Und es nicht merkst, weil du gar nicht verstehst, was du da immer verlinkst.

@Marko11
Allegorisch gesehen versuchen wir hier rauszufinden, wie ein Kirschkuchen gebacken wurde, während du hier permanent Artikel über die Zucht von Kirschbäumen bringst.

Na immerhin versteh ich soviel , das dies eine Untermauerung meiner These ist , das Leben oder zu mindestens die Vorgänger Stoffe aus dem All kommen könnten . Das dies kein Leben erzeugt ist mir auch klar . Wenn wir hier über chemische Evolution sprechen dann gehört der Entstehungsort der Moleküle mit dazu .

Aber was soll es .. Ich weis ja das die Wissenschafts Sektion eifersüchtig überwacht wird .

@Marko11

Marko11 schrieb:Na immerhin versteh ich soviel , das dies eine Untermauerung meiner These ist , das Leben oder zu mindestens die Vorgänger Stoffe aus dem All kommen könnten .

Eben nicht, für einzelne Aminosäuren und Nukleotide braucht man kein Weltall und um mehr ging es in deinen Artikeln bisher nicht.

Pan_narrans schrieb am 24.02.2013:Soweit bekannt hat sich in Richtung dieser Molekülketten nicht wirklich viel getan bis jetzt

Du suchst nach Molekülketten (Polymeren) und deine Artikel beschäftigen sich ausdrücklich NICHT mit diesen Molekülketten.

Verstehst du das?
Such bitte nicht wieder nach dem nächsten Artikel!
Verstehst du, was wir dir sagen wollen?

Versteh schon .... das gehört also deiner Meinung nach nicht zur chemischen Evolution ?

@Marko11

Es gehört nicht zu den ungeklärten Fragen.
Einzelne organische Moleküle kann man im Labor in einer Totalsynthese leicht erzeugen.

Aber funktionierende Proteine oder Ribozyme nicht ohne Weiteres.

Ja das weis ich . Aber ich sehe hier sehr wohl ungeklärte Fragen , eingeschleppt oder hier entstanden . Aber ich denke mal ich weis warum du dich so sehr gegen diesen Gedanken sträubst . Eine Einschleppung könnten esoterischen Denkweisen Vorschub leisten vermute ich mal . Steht ja auch oben im Text

"Die Entdeckung dieser Moleküle in einer interstellaren Gaswolke im Zentrum der Milchstraße bedeutet, dass wichtige Bausteine der DNA und Aminosäuren junge Planeten mit den chemischen Vorgängersubstanzen des Lebens befruchten können", so Remijan.


Hier könnte man mal wieder eine Hand des Schöpfers unterstellen , was bei auf der Erde erzeugten Stoffen nicht so wahrscheinlich wäre da man natürliche Abfolgen plausibler erklären kann .

Aber egal dann bleiben wir halt bei den Ketten .

@Marko11

Marko11 schrieb:Eine Einschleppung könnten esoterischen Denkweisen Vorschub leisten vermute ich mal .

Marko11 schrieb:Hier könnte man mal wieder eine Hand des Schöpfers unterstellen , was bei auf der Erde erzeugten Stoffen nicht so wahrscheinlich wäre da man natürliche Abfolgen plausibler erklären kann .

Was für ein Unsinn?

Nein, du rennst einfach offene Türen ein. Einzelne organische Moleküle können durchaus im All entstanden sein. Unsere chemischen Elemente stammen ja auch von toten Sternen. Aber darum geht es einfach nicht.

Und die Frage, wie die Polymerisierung ablief, wird nicht einfacher, wenn wir das ganze ins Weltall verlagern.

@Marko11

Warum hast du dir nicht einfach die Veröffentlichungen mal durchgelesen, die @Hoffmann gepostet hat? Die beschäftigen sich genau mit deinen Fragen.

Auf irgendwelchen Blogseiten wirst du einfach nicht viel Information finden. Die Leute verstehen ja selbst nicht, worüber sie schreiben.

OT:

Wikipedia: Plenk

@Marko11

Die Bildung von Polymeren erfolgt bei Proteinen und Nukleinsäuren durch Polykondensation. Dies ist ein Prozess, bei dem Energie verbraucht und Wasser abgespalten wird. Die Energiezufuhr ist dabei das geringere Problem. Heute geschieht dies mit Hilfe von organischen Phosphorverbindungen (ATP und GTP), denkbar ist, dass damals die Reaktionen auf katalytisch aktiven Oberflächen abliefen, die z.B. aus Sedimenten vulkanischer Herkunft gebildet wurden. Dann reicht u.U. einfache Wärmezufuhr aus, um die Einzelbausteine miteinander reagieren zu lassen.

Das größere Problem ist die Entstehung von Wasser als Reaktionsprodukt. In einer wässrigen Lösung ist dadurch das chemische Gleichgewicht immer zur Seite der Ausgangsstoffe hin verschoben, so dass es nicht zur Polykondensation kommt. Folglich muss ein Weg gefunden werden, das Reaktionswasser los zu werden. Dies kann gelingen, wenn die Reaktionsräume periodisch austrocknen - z.B. in Gezeitenzonen von Meeresküsten.

Das wieder heranflutende Wasser transportiert zum einen neue Einzelbausteine in die Reaktionsräume und bewirkt andererseits eine Selektion der entstandenen Polymere nach Halbwertszeit. Diejenigen Polymere, die gegenüber der zersetzenden Kraft des Wassers (hydrolytische Spaltung der Polymere) beständiger sind, reichern sich bevorzugt an, während die zersetzlicheren Varianten allmählich verdrängt werden.

Auf diese Weise entstehen u.a. auch solche Polymere, die selber katalytisch aktiv sind, so dass die Polykondensation sich zunehmend von der Mineralunterlage etabliert und in halbdurchlässige (semipermeable) Membransysteme verlagert. Diese Membransysteme können sich dann weiterentwickeln zu frühen Vorläufern der späteren Zellen (Protozellen).

Der eigentliche Knackpunkt, an dem bisher jedes Modell seine Grenze hat, ist die Entstehung der Translation, also der Übertragung einer RNA-Basensequenz in eine Aminosäuresequenz eines Proteins. Aber ich bin zuversichtlich, dass auch hier gangbare Lösungen gefunden werden. Der von mir verlinkte Ansatz von Wolf und Koonin sieht jedenfalls sehr vielversprechend aus.

P.S.: Nebenan bei Florian Freistetter habe ich auf Richard Egels Essay Bezug genommen:

http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2013/03/01/entstand-das-erste-leben-auf-einer-vulkaninseln/#comment-191448

Da ich sonst nichts zu diesem hochinteressanten Thema beisteuern kann, lass ich mal diesen Link hier liegen,
http://scienceblogs.de/astrodicticum-simplex/2013/03/01/entstand-das-erste-leben-auf-einer-vulkaninseln/
,sowie einen Dank an die kompetenten Diskutanten!

@Hoffmann


Danke für die Erklärung

Wie ist denn aber mein Artikel zu bewerten ? Offensichtlich scheint es ja so, das überall diese Stoffe vorkommen können . So wie ich das sehe kann man hier durchaus von einem Streit sprechen .

Marko11 schrieb:"Die Entdeckung dieser Moleküle in einer interstellaren Gaswolke im Zentrum der Milchstraße bedeutet, dass wichtige Bausteine der DNA und Aminosäuren junge Planeten mit den chemischen Vorgängersubstanzen des Lebens befruchten können", so Remijan.

Warum werden dann solche Aussagen gemacht? wenn es ganz einfach auch hier entstanden sein kann ? Jeder preist sein Modell an . Die einen Weltraum , die anderen Vulkane , wieder andere Tümpel .
Dann hätten wir noch Unterwasser Geysire . Hab ich was vergessen ? Und da soll der geneigte Laie nun durchsteigen .