Die Erde existiert seit etwa 4,5 Milliarden Jahren, und erste Fossilienfunde bzw. Zeichen für Leben auf der Erde werden auf ein Alter von ca. 3,6 bis 3,9 Milliarden Jahren datiert. Damit erfolgte die Entstehung des Lebens aus nicht lebender Materie (chemische Evolution bzw. Abiogenese) wahrscheinlich vor etwa 4 Milliarden Jahren, eventuell auch schon früher.
Doch wie, also über welche Schritte und Reaktionen und durch welche Mechanismen ist das Leben entstanden? Auf diese Frage suchen Philosophen, Biologen, Biochemiker, Geologen, Biophysiker und Naturhistoriker seit vielen Jahrhunderten die richtige Antwort. Und es ist auch nach wie vor eines der größten Rätsel in den modernen Naturwissenschaften.
In den letzten ca. 200 Jahren hat die Wissenschaft viele wichtige Erkenntnisse zu dieser Frage gesammelt, welche auch heute noch als relativ sicher gelten. Und auch in den letzten Jahrzehnten gab es hierzu mehrere neue Entdeckungen. Damit ist man einer Lösung dieses Rätsels entscheidende Schritte näher gekommen.
Doch wie genau das Leben auf der Erde entstanden ist, lässt sich auch nach dem aktuellen Stand der Forschung noch nicht beantworten.
Wir wissen, dass neues Leben heute immer nur aus bereits existierendem Leben gebildet wird. Die Entstehung von Leben aus nicht lebenden Bausteinen kann in der aktuellen, gegenwärtigen Natur nicht beobachtet werden. Und auch die Erschaffung von Leben aus einfachen oder komplexen Molekülen ist für Menschen nicht möglich, zumindest ist dies bisher nicht gelungen.
Es gibt zwar verschiedene Experimente, welche die verschiedenen Moleküle des Lebens im Labor reproduzieren können. Doch der komplette Schritt, die Entstehung von lebenden Organismen aus nicht lebenden Bausteinen, ist noch nicht erfolgt.
Aber auch falls dies irgendwann vielleicht möglich sein sollte, würde es nicht bedeuten, dass das Leben auf der Erde auch genauso entstanden ist. Denn falls Leben im Labor hergestellt werden kann, würde dies nur bedeuten, dass Menschen einen möglichen Weg zur Entstehung von Leben im Labor nachvollziehen können.
Es kann aber durchaus sein, dass es verschiedene Möglichkeiten zur Entstehung von Leben gibt und dass das Leben auf der Erde auf eine ganz andere Art und Weise entstanden ist.
Der Prozess, wie genau sich in der Frühgeschichte der Erde die vorhandenen Elemente zunächst zu anorganischen Molekülen, dann zu größeren organischen Molekülen zusammengeschlossen und später dann eine lebende Zelle gebildet haben, bleibt deshalb wohl noch länger eine der interessantesten Fragen in den Naturwissenschaften.
Doch nach dem heutigen Kenntnisstand muss sich dies vor etwa 4 Milliarden Jahren ereignet haben.
Denn wir wissen, dass es heute auf der Erde sehr viele Arten von einfachen und auch komplexen Lebensformen gibt. Und wir wissen auch, dass die Bedingungen auf der frühen Erde zunächst so waren, dass Leben dort nicht existieren konnte. Dies gilt für die ersten Hundert Millionen Jahre nach der Entstehung der Erde (etwa vor 4,5 Milliarden Jahren).
Es muss also in der Frühgeschichte der Erde Leben aus Nichtleben entstanden sein. Und sehr wahrscheinlich erfolgte dies relativ kurz (also wenige Millionen Jahre) nachdem die Bedingungen auf der Erde die Entstehung von Leben ermöglichten (etwa vor 4 Milliarden Jahren, eventuell auch früher).
Doch wie genau diese chemische Evolution bzw. Abiogenese passierte, wissen wir (noch) nicht. Die meisten Wissenschaftler auf dem Fachgebiet stimmen darin überein, welche Moleküle für die Entstehung von Leben auf der Erde benötigt wurden. Es sind die gleichen Moleküle, aus denen auch heute alles Leben besteht.
Und auch bezüglich der Bedingungen, unter denen diese Moleküle gebildet werden können, gibt es nur wenig Anlass zur Diskussion. Doch die Fragen wo und wann, also zu welchen Zeiten und Orten auf der Erde die optimalen Bedingungen hierfür herrschten, sind bereits sehr umstritten. Und zu den Mechanismen, welche diese Moleküle des Lebens gebildet haben könnten, gibt es gleich eine ganze Reihe von Theorien, zu denen aktuell geforscht wird.
In diesem Artikel geben wir einen umfassenden Überblick zum Thema Entstehung des Lebens. Wir interessieren uns dabei vorrangig dafür, wie das Leben auf der Erde vor ca. 4 Milliarden Jahren entstanden ist bzw. entstanden sein könnte.
Auf hiermit verwandte Themen wie die eventuell mögliche Entstehung von Leben auf anderen Welten (Mars und Venus, Monde im Sonnensystem, Exoplaneten, Asteroiden) oder die Forschung zur Erschaffung von Leben aus nicht lebenden Bausteinen im Labor durch Menschen gehen wir in weiteren Artikeln ein.
Zu den Punkten und Fragen, die wir in den folgenden Kapiteln genauer diskutieren werden, gehören vor allem:
- Wie waren die Bedingungen auf der Erde in den ersten Millionen Jahren nach ihrer Entstehung?
- Wann war die Entstehung von Leben auf der Erde möglich?
- Welches waren die ersten Lebensformen?
- Welches sind die wichtigsten Fossilienfunde der ersten Lebensformen auf der Erde?
- Welches sind die Bausteine und die Moleküle des Lebens?
- Unter welchen Bedingungen können sich diese Grundbausteine gebildet haben?
- Wie kann aus diesen Bausteinen eine lebende Zelle entstehen?
- Was sind die wichtigsten Hypothesen und Theorien zur Entstehung des Lebens auf der Erde?
In den letzten Jahrzehnten gab es zu diesen Punkten viele wichtige Fortschritte. Auch auf diese neueren Ergebnisse, welche Gegenstand der aktuellen Forschung sind, und zum Teil noch heftig diskutiert werden, werden wir in den folgenden Kapiteln eingehen.
Wir beginnen diesen Artikel jedoch mit den gesicherten Erkenntnissen zur Entstehung des Lebens auf der Erde, welche etwa seit der Mitte des 20. Jahrhunderts und zum Teil schon seit dem 19. Jahrhundert die wissenschaftliche Basis zum Thema bilden. Dies sind im Wesentlichen:
- die Fossilfunde zum ersten Leben auf der Erde
- die Elemente und Moleküle, welche auf der Erde sehr wahrscheinlich zur Entstehung von Leben geführt haben.
- Die Bausteine, aus denen alles uns bekannte Leben aufgebaut ist
- die ersten Mikroorganismen, aus denen sich alle weitere Lebensformen entwickelten
Früheste Lebensformen auf der Erde
Erstes Leben auf der Erde
Die ältesten Lebensformen auf der Erde sind Mikroorganismen. Dazu gehören insbesondere die Cyanobakterien.
Älteste Fossilfunde
Die ältesten Fossilien, die bisher auf der Erde gefunden wurden, sind ca. 3,5 bis 3,7 Milliarden Jahre alt. Einige wenige Fossilien werden auch auf ein Alter von 3,95 bzw. 4,1 Milliarden Jahre datiert. Diese sind allerdings umstritten bzw. gelten als nicht so sicher wie die Fossilfunde um ca. 3,5 Milliarden Jahre.
Die folgende Tabelle gibt einen Überblick der wichtigsten Fossilfunde zu den frühesten Lebensformen auf der Erde.
| Ort | Alter (in Milliarden Jahren) | Referenz |
|---|---|---|
| Jack Hills, West-Australien | 4,1 | Bell et al., 2015 |
| Labrador, Kanada | 3,95 | Tashiro et al., 2017 |
| ISB, Südwest-Grönland | 3,7 | Ohtomo et al., 2014 |
| ISB, Südwest-Grönland | 3,7 | Nutman et al., 2016 |
| Dresser Formation, West-Australien | 3,48 bis 3,6 | Van Kranendonk et al.,2008 |
| Dresser Formation, West-Australien | 3,48 | Noffke et al., 2013 |
Entstehung des Lebens
