»Das Leben ist auf dem Festland entstanden«
Renommierte Zeitschrift der Akademie der Wissenschaften der Vereinigten Staaten veröffentlicht Forschungsergebnisse der Universität Osnabrück
»Die ersten Funken zellulären Lebens sind auf dem Festland entstanden, und zwar in Teichen oder Seen aus kondensiertem geothermalem Dampf«, davon ist Dr. Armen Mulkidjanian, Biophysiker am Fachbereich Physik der Universität Osnabrück, überzeugt. »Damit wird die bislang weithin verbreitete Ansicht widerlegt, das Leben sei im Ozean entstanden«, fasst der Osnabrücker Wissenschaftler eine Studie zusammen, die heute (13.2.) in der international renommierten Zeitschrift »Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA« erschienen ist. Der Artikel ist auf der Webseite der Zeitschrift ( http://www.pnas.org/) frei zugänglich.
Die Studie »Origin of first cells at terrestrial, anoxic geothermal fields«, die der Osnabrücker Wissenschaftler und seine Doktorandin Daria Dibrova zusammen mit dem Geochemiker Dr. Andrew Bychkov von der Lomonossov-Universitat Moskau und den Genomik-Experten Dr. Michael Galperin und Dr. Eugene Koonin vom National Center for Biotechnology Information, National Institutes of Health (Vereinigte Staaten) erarbeitet hat, kombiniert Ansätze und Methoden der Biophysik und Bioinformatik mit der geochemischen Analyse von thermalen Dampfquellen auf der russischen Kamtschatka-Halbinsel, um die Umstände des Ursprungs der ersten Lebewesen zu klären.
Die heutige Wissenschaft lässt kein Zweifel daran, dass alle zellulären Organismen einen gemeinsamen Ursprung haben. Die neue Disziplin »Vergleichende Genomik« (Comparative Genomics), die von Eugene Koonin und Michael Galperin mitentwickelt wurde, analysiert ganze Genome und nicht nur einzelne Gene. »Der Vergleich von Hunderten bereits entschlüsselter Genome hat einen Satz von ca. 60 essentiellen Genen aufgedeckt, die in allen zellulären Organismen vorhanden sind«, so der Osnabrücker Biophysiker. »Diese Gene waren definitiv Bestandteil des Genoms des letzten gemeinsamen Vorfahren von allem zellulären Leben.«
Mulkidjanian und seine Kollegen haben nun geprüft, welche anorganischen Ionen für die durch die allgegenwärtigen Gene kodierten Proteine, die in den ersten Zellen mit Sicherheit anwesend waren, funktionell oder strukturell wichtig sind. Kalium ist funktionell wichtig für mehrere dieser Proteine, während Natrium von keinem dieser Proteine benötigt wird. Mehrere ubiquitäre Proteine binden auch Phosphat-Ionen und die Übergangsmetalle Zink und Mangan. Diese Ergebnisse stimmen mit der Tatsache überein, dass alle Zellen mehr Kalium als Natrium enthalten. Es ist auch bekannt, dass nicht die absolute Menge an Kalium und Natrium für das Funktionieren einer Zelle wichtig ist, sondern deren relatives Verhältnis. Die Zellen enthalten sowohl große Mengen von Phosphat als auch von einigen Übergangsmetallen.
Die anorganische Zusammensetzung des Inneren der Zellen (des Zytoplasmas) ist dementsprechend in allen Organismen annähernd ähnlich. Daher repräsentiert diese Ähnlichkeit die »innere« Chemie der ersten Zellen. Da die ersten Zellen mit aller Wahrscheinlichkeit undichte oder sogar durchlässige Zell-Hüllen (Membranen) hatten, reflektiert die anorganische Zusammensetzung der allgegenwärtigen Proteine nicht nur die innere Chemie der ersten Zellen, sondern auch die Geologie der Habitate in denen diese lebten«, erläutert der Osnabrücker Biophysiker.
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