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Fluoreszenzmikroskopische Aufnahme von Protozellen in Kontakt mit einer Gasblase. | © Alan Ianeselli / LMU

Gasblasen in Gesteinsporen – Wiege des Lebens auf der frühen Erde

Münchner und Dresdner Forscher entwickeln schlüssiges Szenario für die Entstehung von membranlosen Mikrotröpfchen als Ursprung des Lebens.

Wo und wie entstand Leben auf der frühen Erde vor mehr als 3,5 Milliarden Jahren aus unbelebten chemischen Stoffen? Die Antwort auf diese Frage wird seit langem diskutiert und ist eine Herausforderung für Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler. Mögliche Umgebungen, in denen Leben entstanden sein könnte, sind eine Möglichkeit, nach der Forscher suchen können. Eine wesentliche Voraussetzung für die ersten Zellen auf der Erde ist deren Fähigkeit, Kompartimente zu bilden und sich weiterzuentwickeln, um so erste chemische Reaktionen zu ermöglichen. Membranlose Koazervat-Mikrotröpfchen eignen sich ausgezeichnet zur Beschreibung von Protozellen, mit ihrer Fähigkeit sich zu teilen, Moleküle zu konzentrieren und biochemische Reaktionen zu unterstützen.

Wissenschaftler haben bisher aber nicht nachweisen können, wie sich solche Mikrotröpfchen entwickelt haben könnten, um dem Leben auf der Erde auf die Sprünge zu verhelfen. Nun zeigen Forscher des Center for NanoScience (CeNS) an der LMU und des Max-Planck-Instituts für molekulare Zellbiologie und Genetik (MPI-CBG) in Dresden erstmals, dass das Wachstum und die Teilung von membranlosen Mikrotröpfchen in einer Umgebung möglich ist, die Gasblasen in einer erhitzten Gesteinspore auf der frühen Erde ähnelt. Das deutet darauf hin, dass Leben dort seinen Ursprung gehabt haben könnte.

Das Team um Dora Tang, Forschungsgruppenleiterin am MPI-CBG, zeigte 2018, dass einfache RNA in membranlosen Mikrotröpfchen aktiv ist und diese damit eine geeignete chemische Umgebung für die Entstehung des Lebens bieten. Diese Experimente wurden in einer einfachen wässrigen Umgebung durchgeführt, in der miteinander in Konflikt stehende Kräfte ausgeglichen waren. Zellen brauchen jedoch eine Umgebung, in der sie sich kontinuierlich teilen und weiterentwickeln können. Auf der Suche nach einer geeigneteren Umgebung wandte sich Dora Tang an Dieter Braun, Professor für Systembiophysik an der LMU. Seine Gruppe entwickelte eine Umgebung mit ungleichgewichtigen Bedingungen, in der mehrere Reaktionen gleichzeitig ablaufen können und in denen sich Zellen auch weiterentwickeln können. Diese Zellen sind allerdings nicht diese, die wir heute kennen, sondern eher deren Vorläufer, auch Protozellen genannt, die aus Koazervaten ohne Membran bestehen. Mehr erfahren...

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