chemische Evolution
Die Erde ist ca. 4,5 Milliarden Jahre alt. In diesem langen Zeitraum kann sich das Leben aus einer Uratmosphäre heraus entwickelt haben. Die Uratmosphäre war wahrscheinlich aus Stickstoff, Kohlenstoffdioxid, Methan und Schwefelwasserstoff zusammengesetzt. Sauerstoff gab es auf dem jungen Planeten noch nicht.
Erste Lebewesen entstanden vor ca. 3,5 Milliarden Jahren. Hier kann auch schon Fotosynthese als Biomasse-erzeugender Prozess gewirkt haben. Fossilien deuten darauf hin! Die Atmosphäre reicherte sich aufgrund der Fotosynthese mit Sauerstoff an. Erste Atmungsprozesse wurden vor ca. 2,5 Milliarden Jahren möglich.
Urey-Miller-Experiment
Ein wichtiges Experiment zur frühen Erdgeschichte und zur chemischen Evolution wurde ursprünglich im Jahr 1953 durchgeführt. Dieses von Stanley Miller und Harold Clayton Urey durchgeführte Experiment simulierte die Zusammensetzung der Uratmosphäre. Einfache chemische Verbindungen wie Wasser (H2O), Ammoniak (NH3), Methan (CH4), Wasserstoff (H2) oder Kohlenmonoxid (CO) waren im Testkolben enthalten. Unter Einwirkung von Elektroblitzen kam es zur Bildung von Biomolekülen wie Aminosäuren. Dies wird als Beweis dafür angesehen, dass die frühe Erdatmosphäre organische Moleküle in nicht zu vernachlässigenden Konzentrationen enthielt.
Das Experiment kann nicht zeigen, dass es schon Zellen oder Katalyse gab.
Seit vielen Jahren wird diskutiert, ob das Leben auf der Erde (terrestrisch) oder außerhalb der Erde (extraterrestrisch) entstanden ist. Es gäbe durchaus die Möglichkeit, dass Lebewesen, Zellen oder sehr komplexe Moleküle mittels Meteoriteneinschlag auf die Erde gelangt sein könnten und dass sich daraus dann die derzeit existierenden Lebewesen entwickelten.
Evolution des Stoffwechsels
In den 1980er-Jahren stellte Günter Wächtershäuser eine interessante Theorie zur Entwicklung des Stoffwechsels und damit zur Entwicklung von Katalysatoren vor.
Er postuliert eine Eisen-Schwefel-Welt, wobei die Beteiligung von H2S-haltigen Kristallen als Katalysatoren grundlegend für z.B. urtümliche Formen der Fotosynthese war. Es ist beachtenswert, dass die Komplexe, die die Lichtreaktion in der Fotosynthese bzw. die Atmungskette in der Endoxidation möglich machen, auch noch heute H2S enthalten! Wächtershäuser gelang es, mit dieser Form der Katalyse sowohl Aminosäuren als auch Nukleotide aus anorganischen Materialien zu erzeugen.
Hinweis
Vor ca. 4,5 Milliarden Jahren: Entstehung der Erde
Vor ca. 3,5 Milliarden Jahren: erste Lebewesen (Fotosynthese!)
Vor ca. 2,5 Milliarden Jahren: erste atmende Organismen
Die Uratmosphäre bestand aus Stickstoff, Kohlendioxid, Wasserdampf, Methan, Schwefelwasserstoff, jedoch nicht aus Sauerstoff! Das Miller-Urey-Experiment bestätigt, dass dennoch unter diesen Umständen eine chemische Evolution möglich war.
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