Wie Phos­phor ins Le­ben kam

Bio­lo­gie. Wo könn­te das ers­te Le­ben ent­stan­den sein? In Salz­se­en mit ho­hen Kar­bo­nat-Kon­zen­tra­tio­nen, mei­nen US-Geo­che­mi­ker.

Die Presse - - FEUILLETON -

Vom „Phos­phat­pro­blem“spre­chen ge­bil­de­te Gärt­ner und Öko­lo­gen: Das Ele­ment Phos­phor – meist in Form von Phos­phat, dem Ani­on der Phos­phor­säu­re (H3PO4) – ist ein knap­per Stoff, al­le Le­be­we­sen brau­chen es drin­gend. Denn fürs Le­ben we­sent­li­che Mo­le­kü­le ent­hal­ten es: Die Ket­ten der DNA und RNA be­ste­hen aus Phos­phat und Zu­cker; Phos­pho­li­pi­de sind für Zell­mem­bra­nen es­sen­zi­ell; und das ATP, das al­le Zel­len als Ener­gie­trä­ger ver­wen­den, ent­hält gleich drei Phos­phat­grup­pen.

So muss auch im „war­men klei­nen Teich“, in dem laut Charles Dar­win einst das Le­ben ent­stan­den sein soll, ge­nug Phos­phor ge­we­sen sein. Und das ist ein wei­te­res Phos­phat­pro­blem. Denn Phos­phat-Io­nen (PO43–) nei­gen da­zu, sich mit Kal­zi­um-Io­nen (Ca2+) zu Sal­zen zu­sam­men­zu­fin­den und aus der wäss­ri­gen Lö­sung, wie die Che­mi­ker sa­gen, aus­zu­fal­len, wo­mit sie für die Bil­dung von RNA und Kon­sor­ten nicht mehr zur Ver­fü­gung ste­hen.

Für die­ses Pro­blem schla­gen nun die USGeo­che­mi­ker Jo­na­than To­ner und Da­vid Cat­ling in Pnas (30. 12.) ei­ne Lö­sung vor: Der Teich bzw. See müs­se an Kar­bo­na­ten (Sal­zen der Koh­len­säu­re) reich und al­ka­lisch sein.

Sol­che Se­en sind et­wa der Mo­no La­ke in Ka­li­for­ni­en und der Lo­n­ar­see in In­di­en. In ih­nen ist der Phos­phat-Ge­halt un­ge­wöhn­lich hoch, bis zu 50.000 Mal so hoch wie im Meer.

Das hat ei­nen schlich­ten che­mi­schen Grund: Bei ho­hen Kon­zen­tra­tio­nen an Kar­bo­nat-Io­nen tun sich die Kal­zi­um-Io­nen mit die­sen zum Salz Kal­zi­um­kar­bo­nat (CaCO3) zu­sam­men, das wir als Kalk ken­nen. Da­durch kann mehr Phos­phat im See blei­ben.

Sol­che kar­bo­na­thäl­ti­gen Se­en sei­en auf der frü­hen Er­de häu­fig ge­we­sen, auch weil in de­ren At­mo­sphä­re viel mehr CO2 war als heu­te (und kein Sau­er­stoff!), mei­nen To­ner und Cat­ling. Die ho­hen Phos­phat-Kon­zen­tra­tio­nen in die­sen Se­en hät­ten dann die Ent­ste­hung je­ner or­ga­ni­schen Phos­phor­Ver­bin­dun­gen be­güns­tigt, die sich als Baustei­ne des Le­bens er­wei­sen soll­ten. Auch ein an­de­res Mo­le­kül, das für die Syn­the­se sol­cher Baustei­ne – kon­kret Ami­no­säu­ren und Nu­kle­in­säu­ren – not­wen­dig ist, näm­lich das (für heu­ti­ges Le­ben oft gif­ti­ge) Cya­nid, sei in sol­chen Se­en ge­nug vor­han­den ge­we­sen. Und da­zu vie­le st­ei­ner­ne Ober­flä­chen, an die frisch ge­bil­de­te Mo­le­kül­ket­ten sich an­hef­ten und so dem so­for­ti­gen Zer­fall ent­ge­hen konn­ten. Auch das ist ja ei­ne der vie­len Vor­aus­set­zun­gen für die – noch längst nicht ge­klär­te – Ent­ste­hung von Le­ben.

Newspapers in German

Newspapers from Austria

© PressReader. All rights reserved.