Der Beginn des Lebens
Aber nicht jeder Planet wird letztendlich auch Leben wie unsere Erde aufweisen. Folgende Faktoren sind diesbezüglich notwendig:
- Ein Planet darf nicht im Zentrum seiner Galaxis liegen, denn diese Position ist sehr lebensfeindlich, da Katastrophen wie Supernova-Explosionen oder Beinahezusammenstöße von Sternen stets zu befürchten sind.
- Ein Planet hat jedoch auch im Randbezirk seiner Galaxis wenig Chancen, Leben zu produzieren, denn dort sind die wichtigen Elemente Stickstoff, Sauerstoff, Silizium und Eisen kaum zu finden.
- Wenn der Planet sich in der richtigen Position in der Galaxis befindet, sollte seine Umlaufbahn nicht exzentrisch sein, da die Klimaschwankungen dann katastrophal sein können.
- Der Planet sollte zudem einen großen Mond als Begleiter haben, damit er relativ stabil rotieren kann. Unser Mond entfernt sich übrigens jedes Jahr um ungefähr 3,8 cm von der Erde.
- Zusätzlich muss das Sonnensystem des Planeten einen großen Gasplaneten wie unseren Jupiter aufweisen, der die meisten irrlaufenden planetaren Kleinkörper wie Meteore und Kometen einfängt und den erdähnlichen Planeten dadurch vor allzu vielen lebensgefährlichen Einschlägen bewahrt.
Unsere Erde (Abb. 2), die mit ihrer Sonne vor ungefähr 4,6 Milliarden Jahren entstand, die also zur jüngeren Generation unseres Universums gehört, erfüllte sämtliche Bedingungen, um schließlich Leben zu produzieren bzw. zu fördern (Abb. 3). Zu dieser Zeit dauerte der Tag wegen der noch sehr schnellen Rotation der Erde übrigens nur sechs Stunden. Nach den neuesten wissenschaftlichen Erkenntnissen (2005) war die Erde schon vor 4,4 Milliarden Jahren soweit abgekühlt, dass sie Wasser aufwies. Es hatten sich zu diesem Zeitpunkt also schon die Uratmosphäre und das Urmeer gebildet. In Letzterem sollen sich dann laut einiger Paläontologen vor ungefähr 3,8 – 3,5 Milliarden Jahren (oder sogar noch weitaus früher), obwohl die Bedingungen auf unserem Planeten noch extrem widrig waren, da verheerende Meteoriteneinschläge die Ozeane wiederholt verkochen ließen und die Erde für Jahrtausende in einen sengend heißen Nebel aus verdampftem Gestein gehüllt hatten, die ersten Lebensformen entwickelt haben. Mittlerweile werden die hydrothermalen Tiefseequellen als Brutstätten des Lebens betrachtet. Schauen Sie sich unbedingt folgendes Video: The Search for the earliest Life an. Übrigens gibt es eine sehr gute Definition für Leben bei "Space Time and Eons": "Leben fing in dem Augenblick an, als Informationsmoleküle sich zu reproduzieren begannen und sich durch natürliche Auslese weiterentwickelten."
Vor ungefähr 2,5 Milliarden Jahren konnte man bei den existierenden einfachen Einzellern schließlich zwischen folgenden drei Hauptgruppen unterscheiden, den Bakterien, den Archaeen und den Eukaryoten. Die Bakterien und die Archaeen, die keinen echten Zellkern besitzen, bezeichnet man als Prokaryoten. Schauen Sie folgende Videos an: What was the ancestor of everything? und Are we all actually Archaea?. Alle Einzeller lebten zu diesem Zeitpunkt in anaeroben Verhältnissen, d. h. in einer sauerstofflosen Umgebung. Bezüglich der Struktur ihrer Zellwand und ihres Zellkernes konnte man bei ihnen drei unterschiedliche Vertreter finden:
- Prokaryoten, die mit DNA, Ribosomen, einer Membran und einer festen Zellwand ausgestattet waren.
- Prokaryoten, die wie die obigen Prokaryoten DNA, Ribosomen und eine Membran, jedoch keine feste Zellwand mehr besaßen. Die weiche, einstülpbare, äußere Membran befähigte diese Zellen, auch größere „Brocken“ wie die obigen Prokaryoten zu verschlingen und zu verdauen, statt lediglich kleine Moleküle aus der Umgebung aufzunehmen. Das „Fressen und Gefressenwerden“ – ein so markantes Zeichen des Lebens – hat damit begonnen.
- Prokaryoten, die wie die Prokaryoten der zweiten Hauptgruppe keine feste Zellwand mehr besaßen, deren Membran jedoch durch Wachstum und Einfaltung nach innen schließlich die DNA umschloss. Sie wiesen dadurch einen echten Zellkern auf und müssen fortan als Eukaryoten bezeichnet werden. Aus ihnen gingen letztendlich alle Pflanzen, Pilze und Tiere hervor. Diese ersten echten Einzeller nahmen zudem Zellen vom Typ der Alpha-Proteobakterien als Symbiosepartner auf. Letztere gehörten zu den wenigen Prokaryoten der ersten Hauptgruppe, die in der Lage waren, Sauerstoff zur Energieproduktion zu verwenden. Für den Schutz, den die Eukaryoten den Alpha-Proteobakterien vor dem Gefressenwerden boten, stellten jene nun ihrem Wirt ihre Energie aus ihrem Atmungsstoffwechsel zur Verfügung. Schließlich verloren die Alpha-Proteobakterien im Laufe der Evolution ihre Gene, die sie einst für ein autonomes Leben brauchten, und übertrugen sie in das Erbgut ihres Wirtes. Damit wurden sie zu den Mitochondrien unserer Zellen. Später nahmen diese Eukaryoten als Symbiosepartner noch Cyanobakterien (ebenfalls zur ersten Hauptgruppe zählend) auf, die sich letztendlich zu den Chloroplasten ihrer Wirtszellen entwickelten. Mit Hilfe der Chloroplasten waren die Eukaryoten nun vor ungefähr 2,3 Milliarden Jahren in der Lage, aus Wasser und Kohlenstoffdioxid mittels der Lichtenergie Traubenzucker und Sauerstoff zu produzieren. Letzteres führte zu einer grundlegenden Veränderung der Atmosphäre. Denn nun bildete sich freier Sauerstoff, der sich nicht nur im Meer, sondern auch in der Atmosphäre anreicherte.
Vor ungefähr 2,3 Milliarden Jahren hatten wir die erste von drei sehr extremen Kältephasen auf unserer Erde. Die nächsten beiden erfolgten vor ungefähr 715 Millionen und vor ungefähr 640/635 Millionen Jahren. Die erste Kältephase, die man im wissenschaftlichen Kreis die Huronische Vereisung nennt, weil man sie im Gestein unmittelbar nördlich des Huron-Sees in Südkanada gut erkennen kann, sorgte dafür, dass die Erde einschließlich der Ozeane komplett zufror und dass sie als riesiger Schneeball um die Sonne kreiste. Selbst die Kontinente in Äquatornähe sollen einen Eispanzer getragen haben, dessen Spuren noch heute erkennbar sind. Diese Huronische Vereisung soll überdies genau zu dem Zeitpunkt stattgefunden haben, als sich der Sauerstoff in der Atmosphäre anzureichern begann und währte etwa 300 Millionen Jahre. Die zweite Kältephase vor ungefähr 715 Millionen Jahren, die Sturtische Eiszeit, währte 57 Millionen Jahre und die dritte Kältephase vor ungefähr 640/635 Millionen Jahren, die Marinoische Eiszeit, 5 Millionen Jahre. Die vierte Kältephase vor ungefähr 579 Millionen Jahren, die Gaskiers-Eiszeit, führte im Gegensatz zu den drei vorherigen nicht zu einer totalen globalen Vereisung und dauerte ungefähr 340.000 Jahre.
Die ältesten fossil bekannten mehrzelligen Lebewesen traten vor ungefähr 2,1 Milliarden Jahren auf.
Vor 2 Milliarden Jahren können wir bei einigen Ein- und Vielzellern bei der Vermehrung statt der gewöhnlichen Zweiteilung zum ersten Mal das Phänomen der Sexualität entdecken, durch die sich neue Genkombinationen bilden können und die deshalb für die Fortentwicklung der Lebensformen von enormer Bedeutung ist.
Vor 1 Milliarden Jahren war der von den Cyanobakterien produzierte Sauerstoffgehalt auf der Erde so hoch geworden, das er schließlich das Todesurteil für die meisten damaligen Ein- und Vielzeller bedeutete.
Vor 650 Millionen Jahren traten durch das erstmalige Erscheinen des Strukturproteins Collagen die ersten komplexeren Mehrzeller auf. Vor ungefähr 635 bis 541 Millionen Jahren (laut der ICS, Stand: Februar 2017) dominierte auf unserem Planeten die Ediacara-Fauna (Abb. 3d). Das älteste Tier, das zur Gattung Dickinsonia gehört, lebte auf unserem Planeten bereits vor 558 Millionen Jahren. Schauen Sie sich hierzu das Video: The first animal on the planet - Dickinsonia an.
- Lese-/Videotipps:
-
- Hennig Engeln: Die ersten Zellen – echt oder vorgetäuscht?, S. 16-22, in: Spektrum der Wissenschaft August 08/2002 (unter Paläontologen ist ein heftiger Streit darüber entbrannt, ob es sich bei Einschlüssen in 3,8 bis 3,5 Milliarden Jahre alten Gesteinen um die ältesten bekannten Lebensformen oder nur um mineralische Strukturen handelt.)
- Guillermo Gonzalez, Donald Brownlee und Peter D. Ward: Lebensfeindliches All, S. 38-45, in: Spektrum der Wissenschaft Dezember 12/2001
- Marcus Chown: The planet that stalked the Earth, in: New Scientist, 14 August 2004, pp. 26-30 (Sehr interessanter Bericht über die Entstehung unseres Mondes, der aus einer Kollision unserer Erde mit einem anderen Planeten, Theia, manchmal auch Orpheus, genannt, entstand, der die gleiche Umlaufbahn wie unsere Erde um die Sonne hatte und die Größe des Planeten Mars aufwies – Lesetipp: "Where did the moon come from?" Edward Belbruno and J. Richard Gott: https://arxiv.org/abs/astro-ph/0405372
- James F. Kasting: Als Mikroben das Klima steuerten, S. 62-68, in: Spektrum der Wissenschaft September 2004: In der Frühzeit der Erde war die Sonne zu schwach, um den jungen Planeten warm zu halten. Dass er trotzdem nicht zum Eiskeller wurde, verdanken wir Mikroben, die das Treibhausgas Methan in großen Mengen produzierten.
- Sarah Simpson: Wie alt sind die ersten Lebensspuren?, S. 70-77, in: Spektrum der Wissenschaft April 2004
- Eugenie Samuel Reich: What the hell ...?, pp. 41-43, in: New Scientist vom 14. Mai 2005 (dieser Artikel berichtet über die Erde vor 4,4 Milliarden Jahren)
- John W. Valley: Urerde – Sauna oder Gluthölle, S. 70-81, in: Spektrum der Wissenschaft Mai 2006
- Hazel Muir: Weird worlds, pp. 30-34, in: New Scientist, 29. September 2007: sehr interessanter Bericht über bizarre Planeten, die so wenig unserer Erde oder den anderen Planeten unseres Sonnensystems gleichen: Are you ready to explore distant solar systems? Then prepare for some surprises, says Hazel Muir – most of the planets out there are nothing like the ones we know.
- Unknown Earth – Our Planet's seven biggest mysteries, pp. 28-35, in: New Scientist, 27. September 2008 (sehr interessanter Artikel!): "Some 4.53 billion years ago, as the infant Earth was settling down in its orbit around the sun, disaster struck. Our young planet was dealt a glancing blow by an object the size of Mars. Debris from the impact was thrown into Earth's orbit to form the moon, and the energy of the collision supplied enough heat to melt the Earth's upper layers, erasing our planet's previous geological record."
- Nick Lane: The cradle of life (Forget the primordial soup, the first life arose in a far stranger setting ... "The fact that alkaline vents would have had a labyrinth of naturally forming microcompartments could have been the precursors of biological cell walls that he [geochemist Mike Russell] sought, providing a scaffold within which the stuff of cells could form. The vent fluid would also have contained nitrogen compounds such as ammonia, and conditions would have favoured the production of amino acids – the building blocks of protein. That's not all. In the presence of phosphate, minerals might have catalysed the production of nucleotides – the building blocks of RNA and DNA ... The last common ancestor of all life was not a free-living cell at all, but a porous rock riddled with bubbly iron-sulphur membranes that catalysed primordial biochemical reactions. Powered by hydrogen and proton gradients, this natural low reactor filled up with organic chemicals, giving rise to proto-life that eventually broke out as the first living cells – not once but twice, giving rise to the bacteria and the archaea ..."), pp. 38-42, in: New Scientist vom 17. Oktober 2009
- David Shiga: Earth was a watery world from day one, p. 12, in: New Scientist, 6. November 2010: "In the beginning, there was water. Earth's life-sustaining liquid came from the dust from which the planet was born, a new look at these particles suggests, and not simply from collisions with objects that later crashed into the planet from space ... Ice-rich comets or asteroids from farther out in the solar system could have supplied it, but that raises a further problem. Comets are richer in deuterium, a stable heavy isotope of hydrogen, than Earth's oceans. And asteroids should have brought more platinum and other rare elements than have been found."
- Florian Rötzer: Unser Sonnensystem könnte außergewöhnlich sein (Artikel vom 22.08.2011)
- How big is the Solar System?
- Chance played a major role in keeping Earth fit for life (Artikel vom 14.12.2020)
- Birth of the Earth
- The formation of the Earth (Part 1) (Dokumentation von 2022)
- Jupiter der Planetenkiller (Artikel vom 27.02.2016)
- Die Entstehung des Mondes (in Englisch)
- Kollision mit Theia: Klumpen im Erdinneren als mögliche Überreste des Planeten
- Moon likely formed more than 4.5 billion years ago, scientists say
- What if we had no moon?
- Where did Earth's Water come from?
- Matthias Matting: Willkommen in der Hölle (Artikel vom 01.08.2014)
- The world before plate tectonics
- Hidden Secrets of our Solar System
- The formation of the Earth (Part 2) (Dokumentation von 2022)
- The formation of the Earth (Part 3) (Dokumentation von 2022)
- Jonathan Webb: Planet formation captured in photo (Artikel vom 6.11.2014)
- Catastrophe: 1. Birth of the Planet, 2. Snowball Earth, 3. Planet of Fire, 4. Asteroid Impact, 5. Survival Earth
- alpha-Centauri: Asteroiden – Bomben aus dem All (gesendet am 8. November 1998)
- Kometen auf Erdkurs
- When was the last time an asteroid hit Earth?
- NASA: Neue Software für die Suche nach den gefährlichsten Asteroiden
- Naked Science - Comets
- Can life really be explained by physics (featuring Prof. Brian Cox)
- Where did life come from? (sehr gute Definition für "Leben": "Life began the moment that molecules of information started to reproduce and evolve by natural selection")
- The Emergence of Life at Alkaline Hydrothermal Vents - Dr. Michael Russell (Halten Sie bei diesem Video durch! Der Moderator liest aus wissenschaftlichen Artikeln seine Fragen von Kritikern von Dr. Michael Russell vor, und Sie wissen vielleicht, wie gern sich die Wissenschaftler in ihrer Komplexität der Verkündung ihrer Forschungsergebnisse hervortun möchten - kurz eigentlich unlesbar sind -, aber die Antworten von Dr. Michael Russell, denen man leicht folgen kann, sind es wert, dieses Video zu ertragen. Im Prinzip könnte man bezüglich der Kritiker von Dr. Michael Russell Albert Einstein zitieren: "Wenn die Menschen nur über das sprächen, was sie begreifen, dann würde es sehr still auf dieser Welt sein."
- How did life emerge and evolve from complex minerals at a submarine vent? Webinar by Michael Russell
- Hydrothermal Vents - Oases in the Deep Sea
- Thermalquellen auf dem Meeresgrund (in Englisch: Hydrothermal Vents) als Entstehungsplätze der ersten Lebensformen
- The search for the earliest life
- What was the ancestor of everything?
- The Last Universal Ancestor
- Something has been making this mark for 500 million years
- Largest-known bacterium found in mangrove - and you can see it without a microscope
- Giant viruses blur the line between alive and not
- Where did Viruses come from?
- Why you wouldn't exist without viruses
- DNA doesn't look like what you think!
- Are we all actually Archaea?
- How our deadliest Parasite turned to the dark side
- How sex became a thing
- That time oxygen almost killed everything
- Origin of Mitochondria - The little engine that climbed the mountain of evolution
- Cyanobakterien unter dem Mikroskop (Beitrag von Markus Liedtke)
- Cyanobakterien (bei Meerwasser-Videothek.de) (Beachten Sie bitte die vielen kleinen Sauerstoffbläschen, die von den Cyanobakterien fortlaufend produziert werden!)
- The Deadly Chemistry That Made Life Interesting
- An Overview of The Ediacaran Fauna
- The other explosion you should know about
- Earth's rarest and ancient fossils
- Animal Dawn
- Mögliche Bauwerke um fernen Stern: Haben Forscher fremde Zivilisation entdeckt (Artikel vom 16. Oktober 2015)
- Stuart Gary: Potentially habitable super-Earth discovered orbiting star 14 light years from Earth (Artikel vom 17. Dezember 2015)
- Michael Marshall: Dawn of the living, pp. 33-35, in: New Scientist vom 13. August 2011: "4 billion years before present: the surface of a newly formed planet around a medium-sized star is beginning to cool down. It's a violent place, bombarded by meteorites and riven by volcanic eruptions, with an atmosphere full of toxic gases. But almost as soon as water begins to form pools and oceans on its surface, something extraordinary happens. A molecule, or perhaps a set of molecules, capable of replicating itself arises. ... Billions of years later, some of the descendants of those first cells evolved into organisms intelligent enough to wonder what their very earliest ancestor was like. What molecule started it all?"
- Bianca Nogrady: World's oldest known fossils found in Greenland push evidence for life back by 220 million years (Artikel vom 1. September 2016)
- Sarah Kaplan: Newfound 3.77-billion-year-old fossils could be earliest evidence of life on Earth (Artikel vom 1. März 2017)
- Rätselfossil ist ältestes Tier der Welt (Artikel vom 21. September 2018)
- Dickinsonia: The first animal on our planet
- Bacteria that survive in dim, red light "could help us colonise Mars"
- There's at least one place on Earth with water but no life (Artikel vom 29. November 2019)
- The Unearthly Scenery of Dallol, Danakil Depression, Ethiopia
- Supervolcanoes
- The Evolution of Multicellular Life
- The Ediacaran Period: Glimpses of the Earth's Earliest Animals
- Australia: The Early Days
- Three-eyed marine predator's brain preserved in 500-million-year old fossils
- The Ediacaran Explosion
- Zooplankton: The Mystery behind Earth's Most Epic Migration
- What if Alien Life were Silicon-Based?
- Animals might be much older than we thought
- How Sponges beat the first Mass Extinction
- The Surprising Power of Sex in Evolution
- Erdgeschichte: Mikroorganismen haben womöglich Plattentektonik in Gang gesetzt
- What is life and how does it work?
- When Earth "ate" a planet