Wie ist das Leben aus toter Materie entstanden? Diese Frage bleibt eines der tiefsten Rätsel der Wissenschaft. Roland Riek, Professor für physikalische Chemie und stellvertretender Direktor des neuen interdisziplinären Zentrums für den Ursprung und die Verbreitung des Lebens an der ETH Zürich, behauptet, dass Spuren, die zu den Ursprüngen des Lebens führen, durch die Evolution im Lauf der letzten drei bis vier Milliarden Jahre ausgelöscht wurden. Deshalb muss sich die Wissenschaft auf Hypothesen stützen und diese mit experimentellen Daten untermauern.
Rieks Team konzentriert sich auf die Idee, dass Proteinaggregate, sogenannte Amyloide, eine Schlüsselrolle im Übergang von Chemie zu Biologie gespielt haben könnten. Sie haben im Labor bewiesen, dass Amyloide sich leicht unter Bedingungen bilden können, die denjenigen der frühen Erde ähneln, allein aus Aminosäuren und vulkanischem Gas. Diese Peptidketten ordnen sich spontan zu Fasern an.
Amyloide können sich auch replizieren, was sie zu einem entscheidenden Kandidaten für Vorläufermoleküle des Lebens macht. Zudem zeigen neuere Forschungen, dass Amyloide sich an RNA und DNA binden können. Diese Interaktionen, die teilweise auf elektrostatischer Anziehung und der Sequenz der Nukleotide basieren, könnten eine primitive Form des universellen genetischen Codes darstellen.
Ein weiterer Vorteil von Amyloiden ist ihre Fähigkeit, die Stabilität genetischer Moleküle zu erhöhen. In der „Ursuppe“, in der die biochemischen Moleküle sehr verdünnt waren, hätte diese erhöhte Stabilität entscheidend sein können. Moleküle mit längerer Lebensdauer reichern sich stärker an als instabile Substanzen, was darauf hindeutet, dass molekulare Zusammenarbeit und nicht Wettbewerb ein bestimmender Faktor bei der Entstehung des Lebens gewesen sein könnte.
Riek betont, dass, obwohl Wettbewerb im Zentrum von Darwins Evolutionstheorie steht, Kooperation ebenfalls eine bedeutende Rolle gespielt hat. Die stabilisierende Interaktion zwischen Amyloiden und RNA- oder DNA-Molekülen kommt beiden Molekülklassen zugute. Diese Entdeckung könnte unser Verständnis von den Ursprüngen des Lebens revolutionieren.
Quelle: Journal of the American Chemical Society