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Der Ursprung des Lebens

Eine Erläuterung der notwendigen Voraussetzungen für Abiogenese (oder chemische Evolution)

von
übersetzt von Markus Blietz

Einleitung

Wie begann das Leben? Der Ursprung des Lebens ist ein irritierendes Problem für alle, die darauf bestehen, dass das Leben allein durch natürliche Prozesse entstand. Dieser naturalistische Ursprung des Lebens ist auch unter dem Namen Abiogenese (oder chemische Evolution) bekannt.

Einige Vertreter der Evolutionstheorie versuchen die Behauptung aufzustellen, dass der Ursprung des Lebens nicht Teil der Evolution sei. Dem widerspricht aber die Tatsache, dass es so gut wie in jedem evolutionistischen Biologie-Lehrbuch in den Kapiteln über Evolution auch einen Abschnitt über den Ursprung des Lebens gibt. Im Fall der kalifornischen Berkeley Universität z.B. ist der Ursprung des Lebens Teil ihres „Evolutions-Anfängerkurses“, und befindet sich in dem Abschnitt, der mit „Von der Ursuppe bis zu den Zellen – der Ursprung des Lebens“1 betitelt ist. Prominente Verfechter der Auffassung „alles entstand durch Evolution“, wie z.B. P.Z. Myers und Nick Matzke, sind sich darin einig, dass der Ursprung des Lebens Teil der Evolution sei, wie übrigens auch Richard Dawkins.2

Ein namhafter Evolutionist der Vergangenheit, G.A. Kerkut, machte eine Unterscheidung zwischen der Allgemeinen Theorie der Evolution (ATE), die den Ursprung des Lebens mit einschließt, und der Speziellen Theorie der Evolution (STE), die sich nur mit der Diversifizierung des Lebens befasst (das angebliche Thema von Charles Darwin´s Buch aus dem Jahr 1859).3

Erst in jüngster Zeit versuchten einige Verfechter der Evolutionstheorie das Problem des Ursprungs des Lebens vom Rest der Theorie abzutrennen. Der Grund ist wahrscheinlich der, weil die Hoffnung, eine Antwort zu finden, rapide sinkt; denn die wissenschaftlichen Entdeckungen von immer weiteren ausgeklügelten Maschinen selbst in den einfachsten lebenden Zellen, lassen das Problem eines naturalistischen Ursprungs immer größer werden.

Was brauchen wir für Leben? In dem Versuch, wissenschaftliche Zusammenhänge auch für Laien verständlich zu machen, wollen wir das Problem des Ursprungs des Lebens in verschiedene Themen aufteilen (was nicht davor schützt, dass es wahrscheinlich für den einen oder anderen viel zu lernen gibt!).

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Wie begann das Leben? Es stellt sich heraus, dass es extrem schwierig ist, den Ursprung des Lebens allein durch physikalische und chemische Prozesse zu erklären.

Was genau brauchen wir, um eine lebende Zelle zu produzieren? Eine lebende Zelle ist in der Lage, alle Ressourcen, die sie benötigt, von selbst der Umwelt zu entnehmen, und sich selbst zu reproduzieren. Die erste Zelle [im evolutionist. Modell – Anm. d. Übersetzers] musste ganz auf sich allein gestellt am Leben bleiben; d.h. sie durfte, um überleben zu können, nicht von anderen Zellen abhängen – ganz einfach deswegen, weil es noch gar keine anderen Zellen gab. Parasiten können uns nicht als Modell für das „erste Leben“ dienen, weil sie andere, bereits existierende Zellen zum Überleben brauchen. Dies schließt auch Viren u.ä. als Vorläufer des Lebens aus, da sie lebende Zellen benötigen, um diese befallen und sich selbst reproduzieren zu können. Prionen, deformierte Proteine, die Krankheiten verursachen können, haben ebenfalls nichts mit dem Ursprung des Lebens zu tun; denn sie können sich nur „vervielfältigen“, indem sie gewisse, von der Zelle bereits hergestellte Proteine, deformieren.

Als erstes brauchen wir die richtigen Zutaten. Es ist ein bisschen so, als ob man einen Kucken backen wollte; sie können keinen Bananen-Kuchen backen, wenn sie keine Bananen oder kein Mehl haben.

Die richtigen Zutaten besorgen

Gleich zu Beginn gibt es ein ernstes Problem mit allen „Ursuppen-Theorien“ zum Ursprung des Lebens: alle notwendigen chemischen Komponenten müssen am selben Ort konzentriert sein, damit eine lebende Zelle die Chance hat, zusammengesetzt zu werden. Diese notwendigen Komponenten für das Leben bestehen aber aus Carbonylgruppen (C=O Verbindungen), die destruktiv mit Aminosäuren und Aminogruppen (NH2 Verbindungen) reagieren. Zu diesen Carbonyl-haltigen Molekülen zählen alle Zuckerarten,4 die auch das Rückgrat der DNS und RNS bilden. Lebende Zellen haben Mechanismen, die sie getrennt voneinander halten und derartige Kreuzreaktionen verhindern, oder die aufgetretene Schäden reparieren können; eine Suppe von Chemikalien kann dies jedoch nicht.

Zellen sind unglaublich komplexe Anordnungen einfacherer Chemikalien. Ich werde im Folgenden nicht auf jede Chemikalie eingehen, die eine erste Zelle benötigen würde; dazu bräuchte es mehr als ein ganzes Buch, um alle zu beschreiben. Ich werde daher einfach auf einige grundlegende Komponenten eingehen, die jedes Szenario zum Ursprung des Lebens benötigt.

a. Aminosäuren

Lebende Dinge sind voller Proteine, die ihrerseits wieder lineare Anordnungen von Aminosäuren sind. Enzyme sind spezielle Proteine, die helfen, damit sich chemische Reaktionen abspielen können (sogenannte Katalysatoren). Beispielsweise wird das Enzym Amylase in unserer Speicheldrüse abgesondert; es führt dazu, dass die Moleküle in Reis, Brot, Kartoffeln usw. in kleinere Moleküle aufgespalten werden, die dann ihrerseits wieder in Glukose-Moleküle zerlegt werden. Wir können keine Stärke absorbieren, aber wir können Glukose aufnehmen und sie verwenden, um unsere Körper mit Energie zu versorgen.

Einige Reaktionen, die für das Leben unerlässlich sind, spielen sich ohne Enzyme so langsam ab, dass viel zu wenige Reaktionsprodukte entstehen würden, selbst in Milliarden von Jahren.5

Andere Proteine bilden Muskeln, Knochen, Haare, Haut und alle Arten struktureller Bestandteile von Körper und Zellen. Menschen können weit über 100.000 verschiedene Proteine herstellen (wahrscheinlich sogar Millionen; niemand weiß genau, wie viele), während hingegen ein typisches Bakterium nur ein oder zweitausend produzieren kann.

Chemical structure of leucine, the most common amino acid
Abbildung 1. Gezeigt ist Leucin, die am meisten verbreitete Aminosäure, eine spezielle Anordnung von Kohlenstoff (C), Wasserstoff (H), Sauerstoff (O) und Stickstoff (N).

Proteine bestehen aus 20 verschiedenen Aminosäuren (einige Mikroben haben ein oder zwei zusätzliche Aminosäuren). Aminosäuren sind keine einfachen Chemikalien, und man kann sie ohne Enzyme nicht leicht richtig zusammenbauen (wobei die Enzyme selbst aus Aminosäuren bestehen!) – siehe Abbildung 1.

Das im Jahr 1953 durchgeführte Miller-Urey Experiment, das man heute noch in fast jedem Biologie-Lehrbuch findet, war in der Lage, einige Aminosäuren ohne Enzyme herzustellen. Man führt es oft an, um den Ursprung des Lebens zu erklären, aber das zu tun , ist entweder sehr ignorant, oder sehr irreführend.

Obwohl winzige Mengen einiger weniger, wirklicher Aminosäuren entstanden, wären die Bedingungen des Experiments niemals auf der Erde aufgetreten. Beispielsweise hätte die geringste Menge an Sauerstoff in der Glaskolben-„Atmosphäre“ verhindert, dass sich überhaupt etwas gebildet hätte. Darüberhinaus wurden im Experiment einige Aminosäuren vom falschen Typ erzeugt, sowie andere Chemikalien, die „Kreuzreaktionen“ hervorrufen; dies führte dazu, dass sich keine stabilen Verbindungen bilden konnten [im Experiment nur durch künstliche Isolation der entstandenen Chemikalien möglich, bevor sich diese wieder zersetzten – Anm. d. Übersetzers].

In der Natur hätten die Aminosäuren, die für funktionierende Proteine notwendig sind, niemals durch einen derartigen Prozess entstehen können.6 Als Stanley Miller im Jahr 1983 das Experiment mit einer etwas realistischeren Gasmischung wiederholte, erhielt er nur Spuren von Glycin, der einfachsten der 20 Aminosäuren.7

Der Ursprung der korrekten Mischung von Aminosäuren bleibt ein ungelöstes Problem (ein weiteres, ernstes Problem wird weiter unten unter „Händigkeit“ beschrieben).

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Abbildung 2. Glucose in seiner linearen Form.

b. Zucker

Einige Zuckerarten können aus Chemikalien ganz ohne Enzyme hergestellt werden (wobei, wenn Sie sich erinnern, die Enzyme wiederum von Zellen hergestellt werden). Die Mechanismen, um Zucker ohne Enzyme herzustellen, benötigen aber eine alkalische Umgebung, die nicht kompatibel ist mit den Erfordernissen der Aminosäuren-Synthese.

Die chemische Reaktion, die man zur Bildung von Zucker diskutiert, verlangt nach der Abwesenheit von stickstoffhaltigen Verbindungen, wie z.B. Aminosäuren; das ist so, weil die Aminosäuren mit Formaldehyd – einem Zwischenprodukt – und Zucker reagieren, und daraus nicht-biologische Chemikalien erzeugen.

Ribose, die Zuckerart, die das Rückgrat der RNS bildet (und in modifizierter Form auch das Rückgrat der DNS, dem essentiellen Bestandteil aller lebenden Zellen), ist dabei besonders problematisch. Er ist in der realen Welt ein instabiler Zucker (er hat eine kurze Halbwertszeit d.h. er zersetzt sich schnell) mit einem nahezu neutralen pH-Wert (d.h. er ist weder sauer noch alkalisch)8

c. Die Komponenten von DNS und RNS

Wie bekommen wir die Nukleotide, die chemischen „Buchstaben“ der DNS und RNS, ohne Hilfe der Enzyme einer lebenden Zelle? Die chemischen Reaktionen machen es erforderlich, dass Formaldehyd (H2C=O) mit Blausäure (HC≡N) reagiert. Formaldehyd und besonders Blausäure sind aber tödliche Gifte. Sie würden besonders wichtige Proteine zerstören, die sich sonst hätten bilden können.

Cytosine, one of the simpler of the five nucleotides that make up DNA and RNA
Abbildung 3. Cytosin, eines der einfacher aufgebauten Nukleotide von insgesamt 5, aus denen die DNS und RNS besteht. In diesem chemischen Diagramm muss man sich an jeder unbenannten Bindung ein Kohlenstoffatom vorstellen.

Cytosin (Abbildung 3), eine der fünf essentiellen Nukleotid-Basen der DNS und RNS, ist sehr schwer herzustellen, egal von welchem realistischen prä-biotischen Szenario man ausgeht, und sie ist auch sehr instabil.7

DNS und RNS haben auch ein Rückgrat bestehend aus alternierenden Zucker- und Phosphatgruppen. Das Problem mit den Zuckergruppen haben wir oben diskutiert. Phosphate würden ausgefällt infolge der in Meerwasser häufig vorkommenden Kalzium-Ionen, oder sie würden fest an der Oberfläche von Ton-Partikeln kleben bleiben. So oder so stünden die Phosphate nicht zur Herstellung von DNS zur Verfügung.

d. Lipide

Lipide („Fette“) sind essentiell wichtig für die Herstellung der Zellmembran, die den Zellinhalt umschließt, sowie für andere Zellfunktionen. Die Zellmembran, die aus mehreren verschiedenen komplexen Lipiden aufgebaut ist, ist ein wesentlicher Teil einer einzelnen, isolierten Zelle, die sich selbst reproduzieren kann.

Lipide haben eine viel höhere Energie-Dichte als Zucker oder Aminosäuren; ihre Bildung in einer Suppe von Chemikalien ist daher ein Problem für alle Szenarien zum Ursprung des Lebens (die Wahrscheinlichkeit, dass sich Komponenten mit höherer Energie bilden, ist – thermodynamisch betrachtet – viel geringer als im Fall von Komponenten mit niedrigerer Energie).

Die Fettsäuren, die die Hauptkomponenten aller Zellmembranen sind, sind sehr schwer herzustellen, selbst wenn man von einer Atmosphäre ohne Sauerstoff ausgeht (eine sogenannte „reduzierende“ Atmosphäre). Selbst wenn aber solche Moleküle produziert würden, würden Ionen wie Magnesium und Kalzium (die selbst lebensnotwendig für das Leben sind, und pro Atom zwei positive Ladungen tragen, also divalent sind) sie ausfällen, so dass sie nicht mehr zur Verfügung stünden.9 Dieser Prozess hindert z.B. Seife daran (die im Wesentlichen nichts anderes ist als ein Fettsäure-Salz), ihre reinigende Wirkung in hartem Wasser zu entfalten – dieselbe Fällungsreaktion ist auch für die Schaumbildung verantwortlich.

Wikimedia commons/Andrei LomizeA potassium transport channel
Abbildung 4. Ein Kalium Transportkanal. Die rote und die blaue Linie zeigen die Position der Lipidmembran an, die Bänder stellen den Transporter dar, der sich aus einer Anzahl verschiedener Proteine (gekennzeichnet durch verschiedene Farben) zusammensetzt. Um eine Vorstellung der Komplexität zu geben: Jede Umdrehung in jeder Spirale entspricht ungefähr 4 Aminosäuren!

Einige populäre Darsteller der Abiogenese zeichnen gerne Diagramme, wo eine einfache Hohlkugel gezeigt wird (ein sogenanntes „Vesikel“), die sich unter bestimmten Bedingungen in einem Reagenzglas bilden kann. Derartige „Membranen“ könnten jedoch nie zu einer lebenden Zelle führen, denn die Zelle muss in der Lage sein, Objekte durch die Membran hindurch in beide Richtungen zu transportieren. Ein solcher Transport in die Zelle hinein und aus ihr heraus, benötigt sehr komplexe Protein-Lipid Komplexe, sogenannte Transportkanäle, die wie elektromechanische Pumpen funktionieren. Sie sind jeweils speziell konstruiert für bestimmte Chemikalien, die in die Zelle hinein- und aus ihr heraustransportiert werden müssen (eine Pumpe, die dafür konstruiert wurde, Wasser zu transportieren, ist nicht notwendigerweise dafür geeignet, Öl zu pumpen). Viele dieser Pumpen verbrauchen Energie-Speicherstoffe, wie z.B. ATP, um aktiv gegen die natürlichen Gradienten zu arbeiten. Selbst wenn aber mit dem Gradienten gearbeitet wird, d.h. von einer hohen zu einer niedrigen Konzentration, benötigt der Prozess immer noch bestimmte Transporter-Proteine.

Die Zellmembran ermöglicht einer Zelle auch, einen stabilen pH-Wert einzuhalten, der für die Enzym-Aktivität notwendig ist, sowie bevorzugte Konzentrationen verschiedener Mineralien einzustellen (wie z.B. nicht zu viel Natrium). Dazu sind Transportkanäle („Pumpen“) erforderlich, die – unter der Regie der Zelle – gezielt Wasserstoffionen (Protonen) in Bewegung setzen. Diese Pumpen sind hochselektiv.10

Der Transport durch Membranen ist so wichtig, dass „in den meisten Genomen 20-30% aller Gene Membranproteine kodieren“11 Das kleinste bekannte Genom eines einzelnen Organismus, nämlich das des Parasiten Mycoplasma Genitalium, codiert 26 verschiedene Transporter12 durch seine nur 482 Protein-kodierenden Gene.

Eine reine Lipidmembran würde weder die passive Bewegung von positiv geladenen Ionen mineralischer Nährstoffe erlauben (wie z.B. Kalzium, Kalium, Magnesium, Eisen und Mangan), noch die Bewegung von negativ geladenen Ionen (wie z.B. Phosphat oder Sulfat) – alle überlebensnotwendig für die Zelle. Eine reine Lipidmembran würde solche geladenen Ionen abstoßen, die zwar in Wasser löslich sind, nicht aber im Lipid. Und in der Tat: Eine reine Fett-Membran würde sogar die Bewegung von Wasser selbst verhindern (versuchen Sie einmal ein Lipid, wie z.B. Olivenöl, mit Wasser zu vermischen!).

Membran-Transporter sind essentiell für eine überlebensfähige, lebende Zelle.

In den 1920er Jahren war die Idee, dass das Leben mit Seifenblasen bzw. fettigen Hohlkugeln begann, sehr populär (bekannt als Oparin´s „Koazervat-Hypothese“), aber das war lange bevor man wusste, welche Rolle die DNS und die Proteinsynthese für das Leben spielen, oder welche Aufgaben Membranen haben. Die damaligen Ideen waren äußerst naiv, und trotzdem werden sie heute noch in YouTube Videos propagiert, wo man Lipid-Blasen zeigt (sogar sich teilende Blasen), als ob dies relevant wäre für die Erklärung des Ursprungs des Lebens.

The chirality of typical amino acids
Abbildung 5. Die Chiralität typischer Aminosäuren. „R“ steht für die Kohlenstoff-Wasserstoff Seitenkette der Aminosäure, die unterschiedliche Länge haben kann. R=CH3 ergibt beispielsweise Alanin.

e. Händigkeit (Chiralität)

Aminosäuren, Zucker und viele andere biochemische Substanzen können – da sie 3-dimensional sind – üblicherweise in zwei Varianten vorkommen, die zueinander jeweils spiegelbildlich sind. Es verhält sich wie mit der rechten und linken Hand, die auch zueinander spiegelbildlich sind. Man spricht von Händigkeit oder Chiralität (Abbildung 5).

Lebende Dinge basieren auf biochemischen Substanzen, die hinsichtlich ihrer Chiralität rein sind (homochiral); ein Beispiel sind links-händige Aminosäuren und rechts-händiger Zucker. Und hier ist das Problem: Chemie ohne Enzyme (wie das Miller-Urey Experiment) führt – wenn überhaupt – nur zu Mischungen von rechts- und links-händigen Aminosäuren. Ähnlich ist es mit der chemischen Synthese von Zucker (z.B. in der sogenannten Formiat-Reaktion).13

Forscher, die sich mit dem Ursprung des Lebens befassen, haben mit diesem Problem gerungen; und obwohl alle möglichen Lösungsvorschläge gemacht wurden, bleibt das Problem ungelöst.14 Selbst eine Reinheit von 99%, für die die „Natur“ einige künstliche, sehr unwahrscheinliche Mechanismen schaffen müsste, reicht nicht aus. Das Leben benötigt zu 100% links-händige Aminosäuren. Der Grund dafür ist der, dass man eine andere 3-dimensionale Struktur für das Protein erhält, wenn man in einem Protein eine links-händige Aminosäure durch eine rechts-händige ersetzt. Damit Leben möglich ist, sind keine abweichenden Protein-Arten erlaubt.

Was sind die minimalen Voraussetzungen für eine lebende Zelle?

Die Minimal-Anforderungen an eine Zelle, die in der Lage ist, ihre Komponenten selbst aus den Chemikalien und der Energie in der Umgebung herzustellen, und sich selbst zu vervielfältigen, sind wie folgt:

1. Das Vorhandensein einer Zellmembran. Diese trennt die Zelle von der Umgebung. Die Membran muss in der Lage sein, innerhalb der Zelle eine ganz andere chemische Umgebung aufrechtzuerhalten als außerhalb (siehe oben). Ohne Zellmembran sind die chemischen Prozesse des Lebens nicht möglich.

2. Eine Möglichkeit, Informationen oder Daten zu speichern, die die Zelle instruieren, wie sie eine andere Zelle herstellen kann, und wie sie überhaupt von einem zum nächsten Augenblick funktionieren kann. Die einzige bekannte Möglichkeit dafür stellt die Speicherung in der DNS dar; alle Vorschläge, die DNS durch etwas anderes zu ersetzen (z.B. die RNS) haben sich als nicht realisierbar herausgestellt (selbst wenn es möglich wäre, müsste es noch einen Weg geben, wie man von diesem anderen, hypothetischen Speicher zur DNS – der Basis alles bekannten Lebens – übergehen könnte)15.

3. Eine Möglichkeit, die unter Punkt 2 beschriebenen Informationen auszulesen, um die Zellkomponenten herzustellen, und um die zu produzierenden Mengen und den genauen Zeitablauf festzulegen. Die Hauptkomponenten sind dabei die Proteine, die nichts anderes als Ketten (Polymere) von Aminosäuren sind; diese Ketten bestehen aus hunderten bis tausenden von Aminosäuren, wobei jede einzelne Aminosäure aus 20 verschiedenen Aminosäuren ausgewählt wird. Die einzige bekannte (oder vorstellbare) Möglichkeit, aus den Anweisungen in der DNS Proteine herzustellen, bezieht mehr als 100 Proteine und andere komplexe Co-Faktoren mit ein. Diese sind

a. Nano-Maschinen, wie z.B. die RNS Polymerase (der kleinste, bekannte Typ besteht aus ungefähr 4500 Aminosäuren)

b. Gyrase, die die DNS-Spirale abwickelt, so dass sie „gelesen“ werden kann (auch hier wieder haben wir es mit sehr großen Proteinen zu tun)

c. Ribosomen, Fabriken auf sub-zellularer Ebene, wo Proteine hergestellt werden

d. mindestens 20 Transfer-RNS Moleküle; diese wählen jeweils die richtigen Aminosäuren aus, so wie sie in der genauen Reihenfolge auf der DNS spezifiziert sind (alle uns bekannten Zellen haben sogar mindestens 61 dieser Transfer-RNS Moleküle, weil die meisten Aminosäuren nicht nur durch einen einzigen, 3 Buchstaben langen DNS-Code verschlüsselt sind, sondern durch mehrere). Die Transfer-RNS Moleküle verfügen über ausgeklügelte Mechanismen, um sicherzustellen, dass – entsprechend dem DNS-Code – die richtige Aminosäure ausgewählt wird.

e. Es gibt auch Mechanismen, die dafür sorgen, dass die hergestellten Proteine in ihre richtige drei-dimensionale Struktur gefaltet werden; dabei sind sogenannte Chaperone beteiligt, die die Moleküle dafür bewahren, sich falsch zu falten, sowie Chaperonin Faltungs- „Maschinen“, in denen die Moleküle bei ihrer Faltung Hilfestellung erhalten. Alle Zellen verfügen über diese Mechanismen.

Wow! Und damit haben wir nur die grundlegendsten Dinge angesprochen.

Eine stark vereinfachte Animation der Protein-Synthese, die die Aktionen der RNS Polymerase, der Ribosomen, der Transfer-RNS Moleküle, der Chaperone und der Chaperonine zeigt. Alle lebenden Zellen haben dieses System der Protein-Synthese.

4. Eine Möglichkeit, die biochemischen Stoffe, die die Zelle benötigt, aus einfacheren Chemikalien der Umwelt herzustellen. Dies schließt die Möglichkeit ein, ATP – die universelle Energiewährung der Zelle – herzustellen. Alle lebenden Zellen heute verfügen über den Prozess der ATP-Synthese, in dem über einen phänomenal komplexen und effizienten elektrischen Rotationsmotor ATP produziert wird (oder, in einer Umkehrung dieses Prozesses, wo elektrische Ströme erzeugt werden, die andere Reaktionen und Bewegungen sowohl innerhalb als auch außerhalb der Zelle verursachen).

5. Eine Möglichkeit, die Information zu kopieren und an die Nachkommen weiterzugeben (Reproduktion). Eine erst vor kurzem durchgeführte Computer-Simulation der Zellteilung des einfachsten Bakteriums (das „nur“ 525 Gene hat) machte es notwendig, dass 128 vernetzte Desktop Computer 10 Stunden lang rechnen mussten.16

Das gibt uns eine erste Vorstellung, was alles passieren muss, damit die erste lebende Zelle wirklich am Leben bleiben konnte.

Vor einigen Jahren begann ein interessantes Projekt, in dem man herausfinden wollte, wie die minimale Zelle aussehen müsste, die unabhängig von anderen lebenden Organismen überleben könnte. Man stellte ihr allerdings ein nährstoffreiches Medium zur Verfügung, mit einer Fülle von komplexen organischen Komponenten, so dass die Zelle nicht erst viele ihrer benötigten biochemischen Substanzen synthetisieren musste. Man fand heraus, dass diese minimale Zelle mehr als 400 Proteine und RNS Komponenten benötigt,17 und das heißt natürlich, dass ihre DNS bereits über die Anweisungen verfügen muss, diese herzustellen. Mit anderen Worten, die DNS muss mehr als 400 „Gene“ haben. Wir werden darauf später zurückkommen.

Bildung von Polymeren (Polymerisation)

Das Leben benötigt nicht nur Aminosäuren oder Zucker, sondern auch jede Menge Polymere, d.h. zusammengefügte Abfolgen oder Ketten von einfacheren Komponenten. Ein Polysaccharid ist ein Polymer von Zuckermolekülen. Ein Protein ist ein Polymer von Aminosäuren, und DNS und RNS sind Polymere von Nukleotiden. Polysaccharide sind am einfachsten aufgebaut, denn die einzelnen Kettengliedern sind dort normalerweise immer dieselben Zucker-Verbindungen, wie z.B. Glukose (aus dem die Stärke in Pflanzen aufgebaut ist, oder das Glykogen in Tieren). Proteine sind wesentlich komplexer; sie sind Ketten von Aminosäuren, wobei jedes Kettenglied aus einem von 20 verschiedenen Aminosäuren besteht. In der DNS und RNS schließlich gibt es vier verschiedene Kettenglieder.

Wasser ist der wesentliche Bestandteil aller lebenden Zellen; typische Bakterien bestehen zu etwa 75% aus Wasser. Als „Universal-Lösemittel“ ist Wasser ein notwendiger Träger für die verschiedensten Zellkomponenten; Wasser ist das Milieu, in dem sich alles abspielt.

Hier ist ein weiteres, riesiges Problem für alle Szenarien zum Ursprung des Lebens: Wenn z.B. Aminosäuren aneinandergehängt werden, wird ein Wassermolekül frei. Das bedeutet, dass in der Gegenwart von Wasser die Reaktion in der falschen Richtung, also rückwärts abläuft [weil die rückwärts ablaufende Reaktion Wassermoleküle verbraucht, die in einem wässrigen Medium in praktisch unbegrenzter Menge zur Verfügung stehen – Anm. d. Übersetzers]. Das bedeutet, dass die Proteine wieder auseinanderfallen, anstatt sich zusammenzubauen – es sei denn, Wasser wird aktiv entfernt. Eine Zelle überwindet dieses Problem, indem sie die Reaktionsstelle von Wasser abschirmt (innerhalb der Ribosomen); dazu und für die Bildung von Polymeren benötigt sie natürlich Energie. Aus diesem Grund ist die Bildung von Proteinen, die aus mehr als nur ein paar Aminosäuren bestehen, ein gewaltiges Problem (gibt man der Zelle mehr Zeit, ergibt sich auch keine Lösung für das Problem, denn dann zerfallen die Polymere einfach noch mehr).

Die Bildung von Polymeren macht es auch notwendig, dass die Zutaten (Monomere), die zusammengefügt werden, bi-funktional sind. Das heißt nichts anderes, als dass die Aminosäuren zur Herstellung der Proteine (oder Zucker zur Herstellung von Polysacchariden) mindestens zwei aktive Enden haben, die es einer anderen Aminosäure (oder Zucker) erlauben, an jedem Ende anzudocken. Eine Protein-bildende Aminosäure hat zumindest eine Aminogruppe (-NH2) und eine Carboxylgruppe (-COOH), wobei die Aminogruppe der einen Aminosäure sich mit der Carboxylgruppe der anderen Aminosäure verbindet, und die Kette auf diese Weise immer länger wird. Eine Komponente mit nur einem einzigen aktiven Ende (mono-funktional) würde die Bildung der Kette sofort beenden. Das Problem für alle Szenarien zum Ursprung des Lebens besteht nun darin, dass alle vorgeschlagenen chemischen Reaktionen zur Bildung von Aminosäuren gleichzeitig auch mono-funktionale Aminosäuren produzieren, die die Protein-Synthese abbrechen.18

Nukleinsäuren wie die DNS oder RNS basieren auf einem Zucker-Polymer Grundgerüst. Auch hier würde die Anwesenheit von mono-funktionalem Zucker die Bildung der Nukleinsäuren sofort beenden; darüberhinaus treibt die Gegenwart von Wasser die Reaktion in die falsche Richtung (so dass die Polymere wieder zerfallen).

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Der Ursprung des Lebens ist eine Frage der Programmierung, nicht einfach nur der Chemie

Die oben dargelegten Informationen reichen an und für sich aus, um alle naturalistischen Erklärungsversuche zum Ursprung des Lebens aus der Welt zu schaffen; wir haben jedoch noch nicht das wichtigste Problem behandelt, nämlich den Ursprung der Programmierung! Leben basiert nicht nur auf Polymeren, sondern auf Polymeren mit speziellen Anordnungen der Untereinheiten; damit sind die speziellen Anordnungen der Aminosäuren gemeint, um funktionale Proteine und Enzyme zu erhalten, sowie die speziellen Anordnungen der Nukleinsäure-Basen, um funktionale DNS und RNS zu bekommen.

Der Astrobiologe Paul Davies, Direktor des Instituts „Beyond Center for Fundamental Concepts in Science“ an der Arizona State Universität drückte es treffend aus:

„Wenn wir erklären wollen, wie das Leben begann, müssen wir verstehen, wie seine einzigartige Informationsverwaltung zustande kam.“

„Der Art und Weise, wie das Leben mit Information umgeht, liegt eine logische Struktur zugrunde, die sich fundamental von bloßer komplexer Chemie unterscheidet. Die Chemie allein ist daher nicht in der Lage, den Ursprung des Lebens zu erklären –genausowenig, wie das Studium von Silizium, Kupfer und Plastik erklären kann, wie ein Computer ein Programm ausführt.“19

Die Klarheit von Davies in diesem Punkt sollte seine evolutionistischen Kollegen nicht überraschen, wenn man beachtet, dass er seit nun mehr als einem Jahrzehnt in der Öffentlichkeit immer wieder ähnlich deutliche Verlautbarungen macht. Beispielsweise „Die Software der lebenden Zelle ist ihr eigentliches Mysterium, nicht die Hardware.“20 Und: „Wie konnten dumme Atome spontan ihre eigene Software schreiben? … Niemand weiß es …“.17

Jeder Versuch, den Ursprung des Lebens zu erklären, ohne den Ursprung des informationsverarbeitenden Systems und der Information in der DNS der lebenden Zelle zu berücksichtigen, geht dem eigentlichen Problem aus dem Weg. Doch wenn wir uns selbst die denkbar einfachste Zelle ansehen, erkennen wir, dass der Ursprung der Information ein unlösbares Problem für alle Szenarien ist, die sich allein auf die Physik und die Chemie verlassen (d.h. die kein intelligentes Design zulassen).

Sir Karl Popper, einer der prominentesten Wissenschafts-Philosophen des 20. Jahrhunderts, stellte fest:

„Was den Ursprung des Lebens und des genetischen Codes zu einem beunruhigenden Problem macht, ist Folgendes: der genetische Code hat überhaupt keine biologische Funktion, es sei denn, er wird in die Tat umgesetzt; d.h., er hat keine biologische Funktion, bevor es nicht zur Synthese von Proteinen kommt, deren Struktur im Code beschrieben wird. … die Maschinerie aber, mit deren Hilfe die Zelle (zumindest die nicht-primitive Zelle, die die einzige ist, die wir kennen) den Code übersetzt, besteht aus mindestens 50 makromolekularen Komponenten, die ihrerseits wieder in der DNS verschlüsselt sind [heute wissen wir, dass mehr als 100 makromolekulare Komponenten benötigt werden – Anm. d. Herausgebers]. Folglich kann der Code nicht übersetzt werden, es sei denn, man benutzt bestimmte Produkte seiner Umsetzung. Dies führt zu einem verwirrenden Zirkelschluss; ein echter Teufelskreis, wie es scheint, für jeden Versuch, ein Modell oder eine Theorie für die Entstehung des genetischen Codes aufzustellen.

„Wir sind folglich mit der Möglichkeit konfrontiert, dass der Ursprung des Lebens (ähnlich wie der Ursprung der Physik) eine undurchdringliche Barriere für die Wissenschaft darstellt, etwas, das allen Versuchen, die Biologie auf Physik und Chemie zu reduzieren, widersteht.“21

Der Ursprung des DNS Codes

Das codierte DNS Informations-Speicher-System, wie es von Popper beschrieben wurde, hat seine Ursache nicht in der Chemie, sondern es erfordert intelligentes Design.22 Wenn wir an andere Codier-Systeme denken, wie z.B. an das Morse-Alphabet oder eine geschriebene, alphabetische Sprache, wo Symbole für bestimmte Laute stehen, dann können diese Systeme nur durch Intelligenz entstanden sein. Es ist einfach Konvention, dass der Buchstabe „a“ im Deutschen wie im Wort „Anton“ ausgesprochen wird; nichts am Aussehen des Buchstabens selbst deutet darauf hin, wie man ihn aussprechen sollte. Genauso gibt es keine vorstellbare Möglichkeit, den DNS Code aus den Gesetzen der Physik und Chemie abzuleiten, denn es existiert kein physikalischer oder chemischer Zusammenhang zwischen dem Code selbst und dem, was der Code codiert.

Darüberhinaus – als ob der Ursprung des Codes nicht schon genug Schwierigkeiten machen würde – stellt sich heraus, dass der DNS Code von den vielen Millionen Codes, die möglich sind, „sich entweder sehr nahe oder direkt im Zentrum des globalen Optimums für Fehler-Minimierung befindet: dem besten aller denkbaren Codes.“23 Diese Fehler-Minimierung im Code ist möglich, weil es 64 „Codons“24 für die 20 Aminosäuren gibt, so dass fast jede Aminosäure mehr als einem einzigen Codon zugeordnet ist (einige häufig vorkommende Aminosäuren, wie z.B. Leucin, haben z.B. 6 zugeordnete Codons bzw. 6 verschiedene Codier-Möglichkeiten).25 Diese mehrfachen Codons werden manchmal als „redundant“ bezeichnet, im Sinne von „mehr als benötigt“ oder „überflüssig“. Die mehrfachen Codons sind aber optimiert, und zwar in der Weise, dass die wahrscheinlichsten Einfach-Buchstaben-Fehler (Mutationen) in der Codierung möglichst nicht die Aminosäure verändern, oder wenigstens dafür sorgen, dass eine chemisch ähnliche Aminosäure resultiert (die dann infolgedessen weniger schädlich ist für die Struktur des Proteins, das hergestellt werden soll).

Die extra Codons sind auch an einem ausgeklügelten Prozess beteiligt, der die Menge des zu synthetisierenden Proteins festlegt, mittels der sogenannten Translations-Kontrollebene. Dieses Kontroll-System operiert sowohl in Bakterien als auch in höheren Organismen.26

Es gibt keine Möglichkeit, dass sich ein Codier-System in aufeinanderfolgenden Schritten von selbst optimiert. Denn sobald ein funktionierendes Codier-System vorhanden ist, kann sich der Code nicht mehr ändern; das liegt daran, dass sich sowohl der Code selbst als auch das Decodier-System (die Auslese-Maschinerie) zur selben Zeit ändern müssten, was extrem unwahrscheinlich ist. D.h. es bleibt nichts anderes übrig, als den optimierten Code lediglich als einen weiteren Zufallstreffer der „Natur“ zu verstehen, der sich gleich zu Beginn, als das Leben mutmaßlich entstand, einstellte.

Nicht einfach nur ein Codier-System, sondern Information

Nicht nur muss der Ursprung des codierten Informations-Speicher-Systems erklärt werden, sondern auch die Informationen selbst bzw. die Anweisungen zur Herstellung von Proteinen etc., die sich auf der DNS befinden. Wenn wir uns noch einmal die einfachste Zelle vor Augen führen (die man erhält, wenn man sozusagen nacheinander die Gene einer funktionierenden lebenden Mikrobe abschaltet, um herauszufinden, welche Gene für das Überleben essentiell sind), dann benötigt diese Minimal-Zelle mehr als 400 Proteine und RNS Komponenten. Alle Spezifikationen dieser Zelle müssen auf der DNS codiert sein, andernfalls kann diese hypothetische Zelle die Spezifikationen nicht nachbilden, oder sich selbst vervielfältigen. Um diese Informationen, die mit Hilfe von vier „Buchstaben“ auf der DNS codiert sind, darzustellen, müsste man ein großes Buch drucken.

Um in der Analogie von Paul Davies zu bleiben, denken wir an ein Computer-Programm. Wie erklären wir die Existenz eines solchen Programms? Zum einen gibt es die Programmiersprache (Python, Fortran, C++, Basic usw.), zum anderen aber sind da die tatsächlichen Instruktionen, die in dieser Sprache geschrieben sind. Im Fall der DNS haben wir es ebenfalls mit zwei Dingen zu tun: dem Ursprung der Programmiersprache und dem Ursprung des eigentlichen Programms.

Alle Vorschläge, wie etwas Einfacheres zur ersten, einfachsten Zelle „evolvierte“, müssen den Weg von dem hypothetisch einfacheren Anfang bis zur ersten lebenden Zelle aufzeigen. Enthusiastische Befürworter der Abiogenese verweisen oft auf „Milliarden von Jahren“ als Argument, um das Problem zu lösen, aber das liefert uns keinen Mechanismus. Reaktionen, die in die falsche Richtung laufen, kehren nicht plötzlich um und laufen in die richtige Richtung, wenn wir einfach länger warten!

Das Leben benötigt auch Fehlerkorrektur-Systeme

Die Molekularbiologie hat uns enthüllt, dass Zellen phänomenal komplex und ausgeklügelt sind, selbst die einfachsten Zellen. Die Information ist, wie schon gesagt, auf der DNS gespeichert. Die DNS ist aber ein sehr instabiles Molekül. In einem Artikel heißt es:

„Die übliche Meinung ist, dass DNS „felsenfest“ sei, d.h. extrem stabil.“ sagt Brandt Eichmann, außerordentlicher Professor für biologische Wissenschaften an der Vanderbilt Universität im US Bundesstaat Tennessee, der das Projekt leitete. „Tatsächlich aber ist DNS hochreaktiv. Pro Tag werden mindestens eine Million Basen in der DNS der menschlichen Zelle beschädigt.“27

Aus diesem Grund muss die Zelle Systeme haben, die die Fehler korrigieren, die entweder in der Struktur der DNS oder der codierten Information auftreten. Ohne diese Fehlerkorrektur-Systeme sammeln sich die Fehler in der DNS Sequenz an , und führen letztlich zum Tod der Zelle („Fehlerkatastrophe“). Diese Fähigkeit aller lebenden Zellen macht alle Szenarien zum Ursprung des Lebens noch unmöglicher, als sie es ohnehin schon sind.

Jede Information, die auf dem theoretischen DNS Molekül in einer „Ursuppe“ entstand, hätte genau kopiert werden müssen, andernfalls wäre sie infolge von Kopierfehlern und chemisch bedingter Beschädigungen wieder zugrunde gegangen. Die Instruktionen für den Aufbau dieser Reparatur-Maschine sind aber auf demselben Molekül gespeichert, das repariert werden soll – ein weiterer Teufelskreis für alle evolutionistischen Szenarien.28

Als Wissenschaftler Bakterien entdeckten, die unter extremen Bedingungen leben, wie z.B. in hydrothermalen Tiefsee-Quellen, propagierte man sie lautstark als „primitives Leben“; der Grund dafür war, dass einige Forscher, die sich mit dem Ursprung des Lebens befassen, zuvor vorgeschlagen hatten, dass das Leben an solchen Orten hätte beginnen können. Diese „Extremophilen“, wie man sie nannte (was nichts anderes als „Extreme liebend“ bedeutet), verfügen jedoch über sehr ausgeklügelte Fehlerkorrektur-Systeme für ihre DNS. Beispielsweise kann das Bakterium „Deinococcus radiodurans“ extremen Dosen ionisierender Strahlung widerstehen, die Personen wie Sie oder mich, ja sogar die meisten anderen Bakterien, einfach umbringen würden. Dieses spezielle Bakterium überlebt sogar solche Beschädigungen, wo die DNS in viele Bruchstücke zerfallen ist. In den Stunden nach der Beschädigung werden mehr als 60 Gene aktiviert, um die Brüche in der DNS zu reparieren und das Genom wieder zu rekonstruieren.29

Hydrothermale Quellen sind heiße, unwirtliche Orte, und die DNS der Mikroben, die dort leben, wird ständig beschädigt, so dass die Mikroben über ausgeklügelte Fehlervermeidungs- und korrektur-Mechanismen verfügen müssen, um überleben zu können. Sie sind alles andere als einfach aufgebaut, und liefern kein brauchbares Modell, um den Ursprung des Lebens zu erklären.30

Aber nicht nur die „Extremophilen“, sondern einfach alle Bakterien benötigen ausgeklügelte Fehlerkorrektur-Systeme, bei denen viele Gene beteiligt sind; wenn diese Systeme durch Mutationen inaktiviert werden, ist das betroffene Bakterium nicht mehr überlebensfähig. Das liefert noch ein weiteres Problem für alle evolutionistischen Szenarien.

Szenarien für den Ursprung des Lebens

Begann das Leben in einem warmen Tümpel (so wie Charles Darwin spekulierte), in der Nähe einer hydrothermalen Tiefsee-Quelle, auf Ton-Partikeln, oder irgendwie/irgendwo sonst? Die schiere Anzahl von vorgeschlagenen Szenarien, ohne einen echten Gewinner, legt nahe, dass sie alle ihre eigenen, größeren Probleme haben.

Ein größeres Problem mit der Idee warmer Tümpel oder hydrothermaler Tiefsee-Quellen ist die Gegenwart von Wasser, das viele der benötigten Reaktionen verhindert, wenn wir z.B. an die Bildung von Polymeren denken. Darüberhinaus würde die Hitze in den Tiefsee-Quellen wieder den Zerfall jeder chemischen Verbindung beschleunigen, die sich zufällig gebildet hätte.

Aufgrund dieser Probleme in Gegenwart von Wasser, schlug der physikalische Chemiker und Forscher zum Ursprung des Lebens, Graham Cairns-Smith, vor, dass einige der benötigten Reaktionen auf Lehm- bzw. Ton-Oberflächen abliefen.

Experimente in warmen vulkanischen Tümpeln zeigten jedoch, dass Lehm- bzw. Ton-Partikel Aminosäuren, DNS und Phosphat – essentielle Komponenten für das Leben – so stark binden, dass alle notwendigen Reaktionen verhindert werden.31

Wie diese Beispiel zeigen, wird eine komplette Zelle einschließlich DNS, Proteinen und RNS – fähig, sich selbst zu reproduzieren – niemals durch einen Zufall in einer sogenannten „Ursuppe“ entstehen. Befürworter der Abiogenese haben daher versucht, sich Szenarien vorzustellen, wo noch einfacher aufgebautes Leben entstand, das sich dann schließlich zu den Lebensformen weiter entwickelte, wie wir sie heute kennen.

Zuerst die Proteine?

Die meisten Anstrengungen konzentrierten sich bislang auf den Ansatz „zuerst die Proteine“, wo man davon ausgeht, dass sich zuerst die Proteine bildeten, und erst dann die DNS und RNS zur Herstellung der Proteine entstanden. Einmal davon abgesehen, dass das damit Problem, den richtigen Satz von Aminosäuren zu bekommen und diese dann in der Polymerisation zu einer Kette von Aminosäuren zusammenzustellen, noch gar nicht gelöst ist, können in der Tat nur wenige Proteine wirklich als Vorlagen verwendet werden, um daraus Kopien herzustellen.32 Ein fundamentales Problem ist auch, dass es gar keinen Mechanismus gibt, der eine DNS Sequenz zur Herstellung eines Proteins aus dem Protein selbst erzeugen könnte; dies hat der Informationstheoretiker Hubert Yockey gezeigt.33

Zuerst die RNS?

In den 1980er Jahren hat man RNS Moleküle entdeckt, die die Fähigkeit haben, einige chemische Reaktionen zu beschleunigen; man nannte sie „Ribozyme“ (von „Ribonukleinsäure“ und „Enzym“). Dieser Fund erzeugte viel Aufregung, und so steckte man viel Aufwand in „RNS-zuerst“-Szenarios, oder die sogenannte „RNS-Welt“. Man fand zumindest heraus, dass es Enzyme gibt, die aus einem RNS Code einen DNS Code erzeugen können; wenn sie daher die RNS schon hätten, wäre vielleicht ein Szenario denkbar, um daraus DNS zu bekommen. Die Enzym-Komplexe, die aus einer RNS Sequenz eine DNS Kopie erstellen können, sind jedoch phänomenal komplex, und würden niemals von selbst nur aufgrund von natürlichen Prozessen entstehen. Es gibt noch viele weitere, anscheinend unüberwindliche Probleme mit diesen RNS-Szenarien, wobei der oben zitierte Wissenschaftler Cairn-Smith davon 19 Stück aufzählte.34 Darüberhinaus ist RNS viel weniger stabil als DNS, die an sich schon sehr instabil ist, wie wir oben gesehen haben.

Die Vielzahl der vorgeschlagenen Szenarien zwingt uns zu dem Schluss, dass die Forscher wirklich wenig Ahnung haben, wie das Leben „von selbst“ hätte entstehen können. Es gibt keine brauchbare Hypothese, wie das Leben mit einfacheren Formen hätte beginnen, und sich dann hätte schrittweise fortentwickelt können, um schließlich zu einer lebenden Zelle zu werden. An dieser Stelle ruft man oft den Neo-Darwinismus zu Hilfe (d.h. den Prozess von Mutation und Selektion), um den „Berg der unmöglichen Wahrscheinlichkeit“ zu erklimmen, aber dieser kann hier nicht helfen, nicht einmal hypothetisch; denn er könnte erst dann wirken, wenn bereits eine funktionierende, selbst-reproduzierende Einheit – sprich Zelle – vorhanden wäre, deren minimale Erfordernisse ich weiter oben unter dem Punkt „Was sind die minimalen Erfordernisse für eine lebende Zelle?“ dargelegt habe.

Leben aus dem All?

Francis Crick, der Mitentdecker der Doppelhelix-Struktur der DNS, ist ein wohlbekannter Vertreter der Idee „Leben aus dem All“.35 Er schlug vor, dass Außerirdische das Leben auf die Erde brachten; dies nennt man „gelenkte Panspermie“. Eine andere Form dieser Idee ist „Panspermie“ im Allgemeinen, d.h. einfach die Idee, dass das Leben irgendwo anders im Universum entstand und auf die Erde in Form von Mikroben kam, die auf Meteoriten oder Kometen überlebten. Die Erde wurde auf diese Weise mit Leben „besamt“ [daher der Name Pan“Spermie“ – Anm. de. Übersetzers]. Jede dieser beiden Varianten von Panspermie verschiebt das Problem in einen Bereich, der Wissenschaft nicht mehr zugänglich ist. Praktisch das Einzige, was man an der Panspermie testen kann, ist die Fähigkeit von Mikroben, auf einem Meteoriten, der auf dem Weg zur Erde ist, zu überleben. Und genau das hat man getestet, und das Ergebnis entsprach nicht den Erwartungen: Mikroben überleben dies nicht [v.a. nicht die extremen Temperaturen beim Eintritt in die Erdatmosphäre – Anm. d. Übersetzers].36

Ein großer Teil der Motivation, extra-terrestrische Intelligenz zu suchen (SETI), sowie extra-solare Planeten, entspringt dem Wunsch, Hinweise darauf zu finden, dass sich Leben „da draußen“ gebildet haben könnte. Selbst wenn man aber das gesamte Universum als Labor für so ein Experiment verwenden würde, hätte man immer noch keine Lösung für das Problem; das Leben würde niemals „von selbst“ entstehen, wie der folgende Abschnitt demonstriert.

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Wahrscheinlichkeitsberechnungen für den Ursprung des Lebens

Viele Versuche wurden unternommen, die Wahrscheinlichkeit für die Bildung des Lebens aus chemischen Stoffen zu berechnen, aber alle müssen vereinfachende Annahmen machen, damit Leben überhaupt entstehen könnte (d.h. damit die Wahrscheinlichkeit größer als Null wird).

Der Mathematiker Sir Fred Hoyle hat auf verschiedene Weise zum Ausdruck gebracht, wie extrem unwahrscheinlich die Bildung des Lebens, ja selbst eines einzigen funktionierenden Biopolymers, wie z.B. eines Proteins, ist. Hoyle sagte „Stellen Sie sich einmal 1050 blinde Personen vor [stünden sie Schulter an Schulter, könnte man damit eine Hohlkugel ausfüllen, deren Durchmesser größer als der Durchmesser unseres Sonnensystems wäre – Anm. d. Herausgebers], jeder mit einem verdrehten Rubik-Würfel in der Hand. Versuchen Sie sich nun die Wahrscheinlichkeit vorzustellen, dass sie alle gleichzeitig den Würfel lösen. Das ist die Wahrscheinlichkeit dafür, dass auch nur ein einziges der für das Leben notwendigen Biopolymere durch Zufall entstehen würde! Der Gedanke, dass nicht nur die Biopolymere, sondern auch das Betriebssystem einer lebenden Zelle durch Zufall in einer „Ursuppe“ hier auf unserer Erde entstanden wäre, ist offensichtlich Unsinn höherer Ordnung. Das Leben muss einfach ein kosmisches Phänomen sein.“37

Und in der Tat, wir können die Wahrscheinlichkeit dafür berechnen, auch nur ein kleines Protein, das aus einer Kette von 150 Aminosäuren besteht, zu erhalten; dabei nehmen wir an, dass genau die dazu notwendigen Aminosäuren alle vorhanden sind, und sie sich korrekt miteinander verbinden (bzw. polymerisieren): Die Anzahl der verschiedenen Anordnungen von 150 Aminosäuren – ausgewählt aus 20 verschiedenen – beträgt dann 20150. Anders ausgedrückt, die Wahrscheinlichkeit, die richtige Anordnung mit nur einem einzigen Versuch zu erhalten, beträgt ungefähr 1 zu 10195. Falls jemand protestiert, dass nicht jede Aminosäure die genau richtige Reihenfolge haben müsse, sei er daran erinnert, dass es sich nur um ein sehr kleines Protein handelt; außerdem werden mehrere hundert Proteine benötigt, von denen viele viel größer sind – ganz abgesehen davon, dass die DNS Sequenz ebenfalls durch Zufall entstehen muss; all diese Dinge vervielfältigen das Problem. Darüberhinaus gibt es Proteine, die überhaupt nicht funktionieren, wenn auch nur eine winzige Änderung in der Abfolge der Aminosäure-Sequenz vorgenommen wird.38

Als Hoyle sein o.a. Zitat äußerte, argumentierte er, dass das Leben infolgedessen aus dem All gekommen wäre. Später aber erkannte er, dass selbst das gesamte Universum – sozusagen als ein riesiges Laboratorium für Zufallsexperimente – nicht ausreichen würde, um Leben durch einen physikalisch-chemischen Prozess ohne intelligente Steuerung zu erzeugen:

„Die Wahrscheinlichkeit für die Entstehung des Lebens aus toter Materie ist eins zu einer Zahl mit 40.000 Stellen … Diese Zahl ist groß genug, Darwin und die gesamte Evolutionstheorie zu Grabe zu tragen. Es gab keine Ursuppe, weder auf diesem Planeten noch irgendwo anders; wenn das Leben folglich nicht durch einen Zufallsprozess entstand, muss es das Produkt einer zielgerichteten Intelligenz sein.“39

Bedeutet eine Wahrscheinlichkeit von eins zu 1040.000 wirklich, dass es unmöglich ist, dass das Leben irgendwo im Universum „von selbst“, ohne eine zielgerichtete Intelligenz, entstand? Kann man das sagen?

Der MIT Forscher Seth Lloyd hat die gesamte Anzahl aller Ereignisse (oder „elementarer logischer Operationen“), die sich seit dem vermuteten Urknall des Universums vor 13,7 Milliarden Jahren bis heute ereigneten, berechnet; er kommt dabei auf nicht mehr als 10120 Ereignisse.40 Dies gibt uns eine obere Grenze für die Anzahl der Experimente, die theoretisch möglich sind. Die Berechnung bedeutet, dass ein Ereignis, das eine Wahrscheinlichkeit von eins zu 1040.000 aufweist, sich niemals ereignen würde. Nicht einmal unser kleines Protein mit 150 Aminosäuren würde sich bilden.

Der Biophysiker Harold Morowitz41 ermittelte sogar eine noch viel geringere Wahrscheinlichkeit von eins zu 1010,000,000,000. Dabei betrachtete er das denkbar einfachste Bakterium, und berechnete die Wahrscheinlichkeit, dass sich dieses Bakterium zufällig aus einer Suppe aller wesentlichen Komponenten zusammensetzen würde (theoretisch könnte man so eine Suppe erhalten, indem man lebende Bakterien in einer wässrigen Lösung kocht, um sie zu töten und sie in ihre einzelnen Grundkomponenten zu zerlegen).

Als Atheist argumentierte Morowitz, dass das Leben folglich nicht das Ergebnis von Zufall sein könne und er postulierte, dass es eine irgendwie geartete Form von freier Energie geben müsse, die die Bildung kleinerer Untereinheiten (sprich Leben) verursacht, die diese Energie nützen können. Das klingt sehr nach der Idee von Gaia [Mutter Erde – Anm. des Übersetzers], die dem Universum pantheistische, mystische Eigenschaften zuschreibt.

Der atheistische Philosoph Thomas Nagel schlug vor kurzem etwas Ähnliches vor, um den Ursprung des Lebens zu erklären.42

Es hat den Anschein, dass alles erlaubt ist, außer dem Glauben an einen übernatürlichen Schöpfer.

Die unterschiedlichen Werte für die berechneten Wahrscheinlichkeiten haben ihre Ursache in der Schwierigkeit, derartige Wahrscheinlichkeiten überhaupt zu berechnen, und in den unterschiedlichen Annahmen, die den Berechnungen zugrunde liegen. Wenn wir aber – wie wir es getan haben – Berechnungen durchführen unter Annahmen, die äußerst günstig für Abiogenese sind, und das Ergebnis immer noch lächerlich unwahrscheinlich ist, dann haben wir ein wesentlich stärkeres Argument, als wenn wir realistischere Annahmen machen würden; denn in letzterem Fall bekämen wir zwar noch kleinere Wahrscheinlichkeiten als in ersterem Fall, aber diese könnten dann von Materialisten angefochten werden, denn sie könnten ja einige der Annahmen in Frage stellen.

Andererseits machen alle Wahrscheinlichkeitsberechnungen für einen chemischen Ursprung des Lebens unrealistische Annahmen, andernfalls ergäbe sich die Wahrscheinlichkeit Null! Beispielsweise kann es die von Morowitz vorgeschlagene Suppe aller Ingredienzien für eine lebende Zelle gar nicht geben, denn die chemischen Komponenten würden sogleich so miteinander reagieren, dass sie für die Bildung der komplexen Polymere einer lebenden Zelle nicht mehr zur Verfügung stehen würden (wie wir bereits weiter oben gesehen haben).

Der prominente Informationstheoretiker Hubert Yockey (von der Berkeley Universität in Kalifornien) hat dieses Problem verstanden:

„Der Ursprung des Lebens in einer „Ursuppe“ ist genauso unwahrscheinlich, wie ein Perpetuum-Mobile unmöglich ist. Die extrem kleinen Wahrscheinlichkeiten, die in diesem Kapitel berechnet wurden, schrecken aber wahre Evolutionsgläubige nicht ab … Jede praktisch veranlagte Person muss hingegen den Schluss ziehen, dass das Leben nicht durch Zufall entstand.“43

Beachten Sie, dass Yockey in seinen Berechnungen großzügigerweise davon ausging, dass die Rohmaterialien für die Zelle bereits in der „Ursuppe“ vorhanden wären. In dem vorhergehenden Kapitel seines Buchs zeigte Yockey jedoch, dass es keine „Ursuppe“ geben kann; d.h. heißt, anzunehmen, es hätte dennoch eine „Ursuppe“ gegeben, ist ein Akt des „Glaubens“. Yockey zog dann schließlich den Schluss: „Das Ursuppen-Paradigma ist eine Selbsttäuschung, die sich auf der Ideologie ihrer Verfechter gründet.“44

Noch mehr Zugeständnisse

Yockey ist nicht der einzige, prominente Akademiker, der sich zu diesem Thema klar äußert:

„Jeder, der ihnen sagt, dass er oder sie weiß, wie das Leben vor rund 3,4 Milliarden Jahren begann, ist entweder ein Narr oder ein Schuft. Niemand weiß es.“ – Professor Stuart Kauffman, Forscher zum Ursprung des Lebens, Calgary Universität in Canada.45

„…wir müssen zugestehen, dass es gegenwärtig keine detaillierten Beschreibungen Darwin´scher Evolution irgendeines biochemischen oder zellulären Systems gibt, und stattdessen nur eine Vielzahl von Wunsch-Spekulationen.“ – Franklin M. Harold, außerordentlicher Professor für Biochemie und Molekularbiologie an der Colorado State Universität.46

„Niemand weiß, wie sich eine Mischung lebloser Chemikalien spontan organisierte, um die erste lebende Zelle zu bilden.“ – Professor Paul Davies, ehem. tätig an der Macquarie Universität in Sydney, Australien.47

„Die Neuartigkeit und Komplexität der Zelle ist so weit jenseits all der leblosen Materie in unserer Welt heute, dass wir ratlos sind angesichts der Frage, wie dies möglich war.“ M.W. Kirschner, Professor und Vorsitzender des Departments für Systembiologie an der Harvard Medical School, USA, und J.C. Gerhart, Professor in der Graduate School an der Universität von Kalifornien, USA.48

„Man kommt zu dem Schluss, dass das wissenschaftliche Problem des Ursprungs des Lebens beschrieben werden kann als das Problem, die chemischen Mechanismen zu entdecken, die – ausgehend von den ersten autokatalytischen Reproduktionszyklen – den Weg ebneten bis hin zu unserem letzten, gemeinsamen Vorfahren. Alle gegenwärtigen Theorien reichen bei Weitem nicht hin, dieser Aufgabe gerecht zu werden. Während wir den Mechanismus immer noch nicht verstehen, wird uns jetzt das Ausmaß des Problems klar.“49

„Das größte Problem in der Evolutionstheorie bleibt der Ursprung des Lebens … die Kluft, die sich zwischen einer Ansammlung von Molekülen [d.h. Aminosäuren und RNS], und selbst der einfachsten Zelle auftut, ist gewaltig.“ – Chris Wills, Professor für Biologie an der Universität von Kalifornien, USA.50

Sogar der an der evolutionistischen Doktrin streng festhaltende Materialist Richard Dawkins gab in dem Dokumentarfilm „Expelled“ gegenüber dem Interviewer Ben Stein zu, dass niemand weiß, wie das Leben begann:

Richard Dawkins: „Wir wissen, welches Ereignis stattfinden musste, damit das Leben entstand: Es musste das erste sich selbst vervielfältigende Molekül entstehen.“

Ben Stein: „Wie ging das vor sich?“

Richard Dawkins: „Ich habe Ihnen ja schon gesagt, dass wir es nicht wissen.“

Ben Stein: „D.h. Sie haben keine Idee, wie das Ganze begann?“

Richard Dawkins: „Nein, niemand hat das.“51

Wir werden nie wissen, wie das Leben ursprünglich entstand. Trotzdem ist das Studium zum Ursprung des Lebens eine ausgereifte, wohl-etablierte wissenschaftliche Disziplin. Wie auch in anderen Bereichen der evolutionären Biologie, können Antworten auf Fragen über den Ursprung und die Beschaffenheit der ersten Lebensformen jedoch nur als mögliche Lösungsvorschläge, und nicht als definitive Schlussfolgerungen verstanden werden.“52 [Hervorhebungen durch den Autor]

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Schlussfolgerung

Das Leben entstand nicht „von selbst“ durch physikalisch-chemische Prozesse, ohne Beteiligung von Intelligenz. Die Intelligenz, die notwendig war, um selbst die einfachsten Lebensformen zu schaffen, übersteigt die menschliche Intelligenz bei Weitem. Wir kratzen immer noch an der Oberfläche des Problems, und versuchen zu verstehen, wie die einfachsten Lebensformen funktionieren. Selbst von einem einfachen Bakterium haben wir immer noch viel zu lernen. Je mehr wir dazulernen, desto schwieriger wird das „Problem“ des Ursprungs des Lebens – eine Lösung rückt nicht in Reichweite, sondern sie entschwindet immer weiter in die Ferne. Das eigentliche Problem aber ist dieses: Die Frage nach dem Ursprung des Lebens schreit geradezu danach, dass es einen super-intelligenten Schöpfer des Lebens geben muss; das ist aber nicht akzeptabel für die heutzutage vorherrschende, materialistische Denkweise.

Stellt man die Frage nach dem Ursprung des Lebens, so ist klar, dass die „Beweislage“ für die Existenz Gottes rein wissenschaftlich betrachtet nicht besser sein könnte.

Literaturangaben

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  2. Myers, P.Z., 15 misconceptions about evolution, 20 February 2008, scienceblogs.com; Matzke, N., What critics of neo-creationists get wrong: a reply to Gordy Slack, pandasthumb.org. Dawkins versucht den Ursprung des Lebens in seinem Buch „The Greatest Show on Earth“ zu erklären; in diesem Buch behauptet er, Evolution „beweisen“ zu können. Siehe Sarfati, J., The Greatest Hoax on Earth? ch. 13, 2010, Creation Book Publishers. Zurück zum Text.
  3. Kerkut, G.A., Implications of Evolution, Pergamon, Oxford, UK, p. 157, 1960 (online verfügbar bei ia600409.us.archive.org/23/items/implicationsofev00kerk/implicationsofev00kerk.pdf); creation.com/evolution-definition-kerkut. Zurück zum Text.
  4. Zucker kommt auch in einer linearen Variante vor, die Carbonylgruppen enthält – siehe Abbildung 2. In gelöster Form dominieren hingegen die zyklischen Varianten, die man auch in Nukleinsäuren findet, und sie sind im Gleichgewicht mit der linearen Variante. Wenn eine starke Reaktion mit Aldehyd eintritt [und damit die zyklischen Zuckervarianten verbraucht werden – Anm. d. Übersetzers], wird mehr von der linearen als von der zyklischen Variante nachproduziert, um die Reaktionsprodukte zu ersetzen, und zwar so lange, bis der ganze Zucker verbraucht ist. Zurück zum Text.
  5. Sarfati, J., World record enzymes, Journal of Creation 19(2):13–14, 2005; creation.com/world-record-enzymes-richard-wolfenden. Zurück zum Text.
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  7. Truman, R., What biology textbooks never told you about evolution. Zurück zum Text.
  8. Sarfati, J., Origin of life: instability of building blocks. Zurück zum Text.
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  10. Siehe den Artikel zum Kalium Ionentransport und hydrierten Ionenradius, creation.com/ionic-error, 21 August 2010. Zurück zum Text.
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  12. Transporter Proteins in Mycoplasma genitalium G-37; membranetransport.org/index.html (accessed 11 Oct. 2013). Zurück zum Text.
  13. „Rechts“ und „Links“ mit Bezug auf Chiralität bezieht sich auf die Position der Aminogruppen (NH2), wie sie üblicherweise in einem standardisierten Aminosäuren-Diagramm dargestellt werden (in der sog. Fischer-Projektion). Zurück zum Text.
  14. Sarfati, J., Origin of life: the chirality problem; creation.com/origin-of-life-the-chirality-problem (updated 2010). Zurück zum Text.
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  24. Bei vier Nukleotid-„Buchstaben“, aus denen die DNS zusammengesetzt ist, und drei „Buchstaben“, die jeweils zusammen durch die Auslese-Maschinerie in Form eines „Codons“ ausgelesen werden, ergeben sich 43=4x4x4=64 verschiedene Möglichkeiten. Zurück zum Text.
  25. Drei Codons dienen üblicherweise als „Stop“-Anweisungen, um das Ende einer Protein-Codierungssequenz zu markieren, so dass normalerweise 61 (statt 64) Codons zur Codierung der Aminosäuren zur Verfügung stehen. Zurück zum Text.
  26. Novoa, E.M. and de Pouplana, L.R., Speeding with control: codon usage, tRNAs, and ribosomes, Trends in Genetics 28(11):574–581, November 2012; ww2.biol.sc.edu/~elygen/biol655/translation%20speed.pdf. Zurück zum Text.
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  32. Prionen werden manchmal als sich selbst vervielfältigende Proteine vorgeschlagen; stattdessen führen sie dazu, dass bereits bestehende Proteine deformiert werden! Sie können Aminosäuren nicht dazu bringen, sich in der richtigen Reihenfolge anzuordnen, um Kopien von sich selbst anzufertigen. Prionen sind wahrscheinlich die Ursache für den Rinderwahn. Zurück zum Text.
  33. Yockey, H., Information Theory, Evolution and the Origin of Life, Cambridge University Press, 2005, pp. 118–119. Zurück zum Text.
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  38. Royal Truman hat z.B. das Protein Ubiquitin erforscht, das man in Eukaryoten findet, und konnte zeigen, dass nur wenig Variation in der Sequenz erlaubt ist, um seine Funktionalität zu erhalten; das schließt einen naturalistischen Ursprung für dieses und ähnliche Proteine praktisch aus; siehe Truman, R., The ubiquitin protein: chance or design? Journal of Creation 19(3):116–127, 2005; creation.com/the-ubiquitin-protein-chance-or-design. Zurück zum Text.
  39. Sir Fred Hoyle, zitiert in Lee Elliot Major, “Big enough to bury Darwin”. Guardian (UK) education supplement, Thursday August 23, 2001; education.guardian.co.uk/higher/physicalscience/story/0,9836,541468,00.html. Zurück zum Text.
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  43. Yockey, H., Information Theory and Molecular Biology, Cambridge University Press, 1992, p. 257. Zurück zum Text.
  44. Ibid. S. 336; siehe Quotable quote: Primeval soup—failed paradigm. Zurück zum Text.
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Helpful Resources

Evolution's Achilles' Heels
by Nine Ph.D. scientists
From
US $10.00
The Greatest Hoax on Earth?
by Dr Jonathan Sarfati
From
US $15.00