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Titelstory
Fiel das Leben vom Himmel?

Susanne Friedrich, Pörnbach

Abb.1: Zusammensetzung der RNS und DNS aus den verschiedenen Bausteinen im Vergleich [sponk (talk), wikipedia]

Die Frage nach der Entstehung des Lebens ist eines der grundlegenden Probleme der Wissenschaft. Zwar gibt es noch lange keine definitive Antwort, aber in den letzten Jahrzehnten haben sich einige interessante Möglichkeiten ergeben. Eine davon wurde bereits in den 1980er-Jahren näher ausgearbeitet, die sogenannte „RNS-Welt“, und wurde jetzt quantitativ weiterentwickelt.

Biomoleküle

Die RNS (Ribonucleinsäure) ist ähnlich wie die DNS (Desoxiribonucleinsäure) ein aus Nukleotiden bestehender Strang. Ein einzelner Nukleotid besteht aus einem Phosphatsäurerest, einer Ribose (Monosaccharid mit 5 C-Atomen = Zucker) sowie einer organischen Nukleobase. Das Biomolekül ist bei bestimmten Virentypen (RNA-Viren, Retroviren) sowie den hypothetischen urzeitlichen Ribozyten Träger der Erbinformation. Eine wesentliche Funktion der RNA in der biologischen Zelle ist die Umsetzung von genetischer Information in Proteine sowie die Katalyse bestimmter chemischer Reaktionen.

Bei höheren Organismen wird die genetische Information in der Doppelhelix der DNS-Moleküle gespeichert. Wie bei der RNS bestimmt das Muster von Nukleotiden innerhalb der langen Kette die kodierte Information. Drei der vier Basen sind bei DNS und RNS identisch, die vierte unterscheidet sich. Ein weiterer Unterschied: Die DNS tritt in der Regel als Doppelspirale auf, die RNS zeigt jedoch vielfältigere Erscheinungsformen – am häufigsten kommen einzelne RNS-Stränge vor, die in sich gefaltet sind und dabei recht komplizierte Formen annehmen können.

Die RNS ist für das Leben, wie wir es kennen, essenziell. Darüber hinaus hat sie aber auch Eigenschaften, die sie zu einem guten Kandidaten für frühere, primitivere Lebensformen macht – lange vor der Entstehung der ersten Zellen. Ihre wichtigste Eigenschaft ist die Selbstreplikation: RNS kann die richtigen Nukleotide zu einer Kopie von sich selbst zusammenfügen.

RNS-Welt-Hypothese

Die Grundlage für die Entwicklung der RNS-Welt-Hypothese lässt sich auf die Ergebnisse des Miller-Urey-Experiments zurückführen. In diesem Experiment konnte gezeigt werden, dass RNS unter den Bedingungen, die im frühen Präkambrium vor über drei Milliarden Jahren auf der Erde herrschten, in wenigen Reaktionsschritten aus anorganischen Substanzen der frühen Erdatmosphäre mit Hilfe von elektrischen Entladungen (Blitzen) entstehen konnte.

Das gegenwärtig vielversprechendste Szenario für die Entstehung des Lebens ist die Bildung von Nukleotidketten in Form von RNS, die sich selbst replizieren. Einfache Vorläufer der Zellen entstehen dann, wenn sich Fettsäuren spontan zusammenlagern und damit kleine, abgeschiedene Taschen bilden, in deren geschütztem Inneren komplexere chemische Reaktionen ablaufen können – eine Reaktion, die in Laborexperimenten bereits beobachtet wurde. Aus diesen einfachen Ansätzen entwickelten sich im Laufe der Zeit dann kompliziertere Mechanismen, insbesondere die der DNA-Replikation.

 

Titelbild Ausgabe 2/2018

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