Das erste Leben auf der Erde entstand in einer Zeit, als die Atmosphäre reich an Methan und CO2 war. Nach jahrtausendelangen Regenfällen bedeckte ein globaler Ozean die dünne Erdkruste, mit nur vereinzelten vulkanischen Inseln sichtbar über der Wasseroberfläche. Die Sonne strahlte damals noch schwächer als heute. Diese Welt war die Heimat von Luca, dem Urahn allen heutigen Lebens. Sein Name steht für “last universal common ancestor”, und alle Lebewesen – Menschen, Tiere, Pflanzen und Bakterien – können ihre Gene auf ihn zurückführen.
Über vier Milliarden Jahre nach seiner Existenz sind Spuren von Lucas Genen noch in jedem Organismus zu finden. Diese genetischen Relikte erlauben es Wissenschaftlern, Rückschlüsse über sein Aussehen und Leben sowie die früheren Lebensformen zu ziehen, aus denen sich Luca entwickelt hat.
Obwohl Fossilien aus dieser Zeit nicht erhalten sind – vier Milliarden Jahre vulkanischer Aktivität, Plattentektonik und Erosion haben fast alles vernichtet –, ist das Bestehen von Lucas Leben unbestritten. Greg Fournier vom MIT erforscht diese genetischen Spuren, um mehr über die Anfänge des Lebens zu erfahren. Er konzentriert sich dabei auf gemeinsame Merkmale aller Lebewesen, von Bakterien bis hin zum Menschen.
Ein solches Merkmal ist das Ribosom, das in der Zelle für den Aufbau von Proteinen zuständig ist. Seine zentralen Teile sind über alle Lebensformen hinweg so ähnlich geblieben, dass davon ausgegangen wird, Luca besaß eine vergleichbare Protein-Bauweise.
“Unter dem Mikroskop könnte Luca wie ein normales Bakterium aussehen”, erklärt Fournier. Er verfügte über eine Zellmembran, DNA und Proteine, die mit unseren heutigen Bausteinen übereinstimmten. Genetische Analysen zeigen auch, dass Luca ein Gen für den Schutz seiner DNA vor UV-Licht-Schäden besaß – ein Hinweis darauf, dass er an Land oder zumindest in flachem Wasser lebte.
Luca war zwar im Vergleich zu moderneren Organismen relativ simpel, doch bereits so komplex, dass seine Entstehung aus unbelebter Chemie unwahrscheinlich erscheint. Das allererste Leben dürfte noch deutlich älter sein als Luca und wird von Fournier als “dunkles Zeitalter” der Evolutionsbiologie bezeichnet.
Fournier versucht, mehr über diese Zeit zu erfahren, indem er nach den ältesten Genen sucht. Zusammen mit seinen Kollegen Aaron Goldman und Betül Kacar hat er eine Studie veröffentlicht, die die Untersuchung von “universellen Paralogen” vorschlägt – Gene, die in allen heutigen Lebewesen mehrfach vorhanden sind.
Ein Beispiel dafür ist das Gen für die ATP-Synthase, ein Protein-Komplex zur Energiegewinnung. Die beiden Untereinheiten des Proteins sind genetisch miteinander verwandt und entstanden vermutlich durch eine Fehlverdopplung in der DNA vor mehr als vier Milliarden Jahren.
Zurzeit sind etwa 30 solcher universellen Paraloge bekannt, doch es könnten noch viele andere alte Gene existieren. Die Herausforderung besteht darin, verwandte Gene aus einer großen Genmenge zu identifizieren. Diese Forschungen helfen nicht nur, die Ursprünge des Lebens auf der Erde besser zu verstehen, sondern liefern auch Hinweise darauf, wo und wie Leben im Universum entstehen könnte.
Eine entscheidende Frage bleibt offen: War das frühe Leben ein schneller Prozess oder eine langsame Evolution? Luca lebte irgendwo zwischen 3,8 und 4,2 Milliarden Jahren zurück. Die Erde selbst ist etwa 4,5 Milliarden Jahre alt.
Wenn sich herausstellt, dass Luca sehr früh existierte und Ergebnis einer längeren Evolutionsphase war, deutet dies darauf hin, dass das Leben auf der Erde extrem schnell entstanden sein könnte – kurz nachdem die Planetenoberfläche von Lava zu festem Gestein wurde. “Das würde nahelegen, dass Leben oder biochemische Moleküle ziemlich häufig sind”, so Fournier, und lässt Raum für Spekulationen über Leben auf anderen jungen, unwirtlichen Welten.
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