Wann konnte Leben auf der Erde überhaupt entstehen? Dieser grundlegenden Frage ist ein internationales Forschungsteam in einer neuen Studie nachgegangen. Geleitet hat das Projekt Prof. Dr. Stephen Mojzsis vom Bayerischen Geoinstitut (BGI) der Universität Bayreuth.
Im Mittelpunkt der Untersuchung steht die sogenannte RNA-Welt-Hypothese. Sie besagt, dass RNA-Moleküle lange vor der Entstehung der heutigen DNA sowohl genetische Informationen speichern als auch sich selbst vervielfältigen konnten. Mithilfe eines dreidimensionalen Computermodells konnten die Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler den Zeitraum eingrenzen, in dem die Bedingungen auf der jungen Erde erstmals günstig genug für langlebige sogenannte präbiotische Prozesse waren – chemische Vorgänge, die vor der Entstehung des ersten Lebens stattfanden. In der Studie simulierte das Forschungsteam die thermische Entwicklung der Erdkruste zwischen 4,5 und 3,5 Milliarden Jahren vor unserer Zeit. Dabei berücksichtigte das Team neben der RNA auch weitere lebensrelevante Moleküle.
Die Berechnungen zeigen, dass bis vor etwa 4,4 Milliarden Jahren vor heute regelmäßige Asteroiden- und Meteoriten-Einschläge die Erde während ihrer frühen Entwicklung prägten. Solche Einschläge erhitzten die Erdoberfläche und die obere Erdkruste immer wieder massiv und könnten damit die Entstehung komplexer organischer Moleküle verhindert haben. Erst danach stabilisierten sich die Bedingungen allmählich. Die Ergebnisse der Studie deuten darauf hin, dass sich ein für die Entwicklung von RNA besonderes günstiges Zeitfenster (einen temporären „Sweet Spot“) vor rund 4,33 Milliarden Jahren eröffnete.
Gleichzeitig mit den abnehmenden sogenannten globalen Sterilisierungsereignissen aus Asteroiden- und Meteoriten-Einschlägen könnten energiereiche hydrothermale Systeme häufiger geworden sein. Dabei handelt es sich um Bereiche, in denen heißes Wasser durch Gestein zirkuliert und dabei große Mengen chemischer Energie bereitstellt. Diese hydrothermalen Systeme gelten als mögliche Brutstätten für frühe biochemische Prozesse.
„Unsere Studie deutet außerdem darauf hin, dass sich Leben vergleichsweise rasch entwickelt haben könnte, sobald die Umweltbedingungen es zuließen“, sagt Prof. Mojzsis. „Das identifizierte Zeitfenster liegt lediglich rund 130 Millionen Jahre vor dem geschätzten Zeitpunkt des letzten universellen gemeinsamen Vorfahren aller heutigen Lebewesen.“
Die Forschenden betonen jedoch, dass ihr Modell keine Aussage darüber treffen kann, wann Leben tatsächlich entstanden ist. Es zeigt vielmehr, wann die thermischen Voraussetzungen für langfristig stabile präbiotische Chemie auf der Erde am wahrscheinlichsten gegeben waren.
Diese Arbeit wurde durch das Förderprogramm ERC Horizon Europe im Rahmen des Synergy Grants GEOASTRONOMY (Fördervereinbarung Nr. 101166936) unterstützt, durch Mittel des Forschungszentrums für Astronomie und Geowissenschaften (CSFK), eines MTA Centre of Excellence in Budapest, Ungarn, sowie durch das Institut für Paläobiologie der Polnischen Akademie der Wissenschaften. Die Idee zu dieser Publikation entstand im Rahmen der COST-Aktion CA23150 „EUROBiG“ (Biogeodynamics), die von der European Cooperation in Science and Technology (COST) unterstützt wird.
