"Wir vereinen beide Theorien"
11.01.13 – Udo Flohr
(MRC)
John D. Sutherland vom Medical Research Council über den chemischen Ursprung des Lebens.
Sutherland leitet die Gruppe "Chemische Ursprünge der molekularen Biologie" am MRC in Cambridge, England.
Technology Review: Herr Sutherland, stammen die Bausteine des Lebens aus dem All?
John D. Sutherland: Wir fanden mehrere Hinweise darauf, dass irdisches Leben während oder kurz nach dem "großen Bombardement" entstanden sein muss. Vor etwa vier Milliarden Jahren stürzten zahlreiche Kometen und Asteroiden auf die Erde. Die Wetterbedingungen waren kurz nach dem Einschlag sehr heiß und wurden dann kälter und nasser, weil der Wasserdampf als Regen niederging. Man glaubt, dass die Kometen nicht nur Wasser brachten, sondern auch Verbindungen wie Blausäure, die in unserer Chemie eine Schlüsselrolle spielen.
TR: Wie wollen Sie das beweisen?
Sutherland: Wir suchen nach chemischen Reaktionen, aus denen jene Komponenten hervorgehen, die als Voraussetzung für Leben gelten. Bedingungen, die diese Reaktionen ermöglichen, lassen dann auf die Voraussetzungen schließen, unter denen Leben entstand. Das führt uns zu jener unter Beschuss stehenden Erde.
TR: Wie entstanden im nächsten Schritt Organismen?
Sutherland: Bisher gab es dazu zwei Theorien. Die eine geht von der Entstehung des Lebens in einer Eisen-Schwefel-Welt aus. Die Reaktion dieser Mineralien mit Kohlenmonoxid hätte demnach energetisch aktivierte Bausteine für Biomoleküle geliefert. Die andere Theorie sagt das Gegenteil: Das Leben sei in einer RNA-Welt entstanden. Diese Vorläufer der DNA hätten nicht nur als Informationsspeicher eine Rolle gespielt, sondern auch als chemische Katalysatoren eine Art Werkzeugfunktion übernommen.
TR: Was sagen Ihre Experimente?
Sutherland: Wir vereinen beide Theorien. Die schon erwähnten Einschläge lieferten kleine Moleküle hoher Energie. Ultraviolettes Licht trieb chemische Reaktionen voran, die daraus Bausteine für die RNA herstellten. Wir haben herausgefunden, dass dieser Zusammenbau am besten funktioniert, wenn Stoffwechselprodukte aus der Eisen-Schwefel-Chemie hinzukommen. Ein weiteres großes Problem haben wir ebenfalls gelöst: Bisher gab es ohne helfende Biomoleküle keine plausible Möglichkeit, Zuckermoleküle mit den Bausteinen der RNA zu verbinden. Wir haben gezeigt, dass aus einem halben Zucker und einer halben Nucleobase ein Hybrid-Molekül entstehen kann, das mit dem anderen halben Zucker und der anderen halben Base reagiert.
TR: Das heißt, irgendwann könnten Sie mit chemischen Reaktionen Leben erzeugen?
Sutherland: Irgendwann würde ich tatsächlich gern eine experimentelle Demonstration sehen, dass Chemie ein lebendes System hervorbringen kann – das könnte allerdings noch eine ganze Weile dauern. Zunächst einmal arbeite ich an einem umfassenden Beweis der Verbindung der RNA-Welt mit der Eisen-Schwefel-Welt.
Ein weiterer entscheidender Prozess sind photochemische Reaktionen – bekanntestes Beispiel ist die Photosynthese. Auch ihre Anfänge gilt es zu klären. Sicher ist auf jeden Fall, dass die Entstehung des Lebens auf der Erde ein außergewöhnlich herausforderndes Problem ist – vielleicht das größte, das die Chemie zu lösen hat. Aber im Gegensatz zu den Physikern mit ihrem Urknall können wir unsere Theorien auch praktisch beweisen.
