Karte des beobachtbaren Universums. (Paul Carlos Budassi/Wikimedia/CC BY 4.0) Die Bausteine des Lebens können und taten sich unter den richtigen Bedingungen spontan zusammen. Das nennt man spontane Erzeugung, oder Abiogenese . Natürlich bleiben uns viele Details verborgen und wir wissen einfach nicht genau, wie das alles passiert ist.
Oder wie oft es passieren könnte.
Die Weltreligionen haben natürlich unterschiedliche Vorstellungen davon, wie das Leben entstanden ist, und sie berufen sich auf die magischen Hände verschiedener übernatürlicher Gottheiten, um alles zu erklären. Aber diese Erklärungen sind zwar farbenfrohe Geschichten, hinterlassen aber bei vielen von uns Unzufriedenheit.
„Wie ist das Leben entstanden?“ ist eine der spannendsten Fragen des Lebens und eine, mit der sich die Wissenschaft ständig auseinandersetzt.
Tomonori Totani ist einer der Wissenschaftler, der diese Frage überzeugend findet. Totani ist Professor für Astronomie an der Universität Tokio. Er hat eine neue Arbeit mit dem Titel geschrieben Entstehung des Lebens in einem inflationären Universum . Es ist veröffentlicht in Naturwissenschaftliche Berichte .
Totanis Arbeit stützt sich stark auf einige Konzepte. Das erste ist das enorme Alter und die Größe des Universums, wie es sich im Laufe der Zeit aufbläht und wie wahrscheinlich es ist, dass Ereignisse eintreten. Die zweite ist RNA; Genauer gesagt, wie lang eine Kette von Nukleotiden sein muss, um „eine selbstreplizierende Aktivität zu erwarten“, wie es in dem Papier heißt.
Totanis Arbeit befasst sich, wie fast alle Arbeiten zur Abiogenese, mit den grundlegenden Komponenten des Lebens auf der Erde: RNA oder Ribonukleinsäure . Die DNA legt die Regeln dafür fest, wie individuelle Lebensformen Gestalt annehmen, aber DNA ist viel komplexer als RNA.
RNA ist immer noch um Größenordnungen komplexer als die rohen Chemikalien und Moleküle, die im Weltraum oder auf der Oberfläche eines Planeten oder Mondes vorkommen. Aufgrund seiner Einfachheit im Vergleich zur DNA ist es jedoch wahrscheinlicher, dass es über Abiogenese erfolgt.
Es gibt auch eine Evolutionstheorie, die besagt, dass die DNA zwar die Anweisungen zum Aufbau eines Organismus trägt, es aber die RNA ist, die die Transkription der DNA-Sequenzen reguliert. Es heißt RNA-basierte Evolution , und es heißt, dass RNA der darwinistischen natürlichen Selektion unterliegt und auch vererbbar ist. Das ist einer der Gründe für die Betrachtung von RNA vs. DNA.
Doppelsträngige RNA. (Supyyyy/Wikimedia/CC By 4.0)
RNA ist eine Kette von Chemikalien, die als Nukleotide bekannt sind. Einige Untersuchungen zeigen, dass eine Kette von Nukleotiden mindestens 40 bis 100 Nukleotide lang sein muss, bevor das sich selbst reproduzierende Verhalten namens Leben existieren kann.
Im Laufe der Zeit können genügend Nukleotide eine Kette bilden, um diese Längenanforderung zu erfüllen. Aber die Frage ist: Hat es im Leben des Universums genug Zeit gegeben? Nun, wir sind hier, also muss die Antwort ja lauten, nicht wahr?
Aber warte. In einer Pressemitteilung zur Ankündigung dieses neuen Papiers heißt es: „… aktuelle Schätzungen deuten darauf hin, dass die magische Zahl von 40 bis 100 Nukleotiden in dem Raumvolumen, das wir als beobachtbares Universum betrachten, nicht möglich gewesen sein dürfte.“
Der Schlüssel hier ist der Begriff „beobachtbares Universum“.
„Allerdings gibt es im Universum mehr als nur das Beobachtbare“, sagte Totani. „In der zeitgenössischen Kosmologie herrscht Einigkeit darüber, dass das Universum eine Phase rascher Inflation durchlief, die zu einem riesigen Expansionsbereich jenseits des Horizonts dessen führte, was wir direkt beobachten können.“ Die Berücksichtigung dieses größeren Volumens in Modellen der Abiogenese erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass Leben entsteht, enorm.“
Unser Universum entstand während der Urknall , ein einzelnes Inflationsereignis. Laut Totanis Artikel umfasst unser Universum „wahrscheinlich mehr als 10^100 sonnenähnliche Sterne“, während das beobachtbare Universum nur etwa 10 Sextillionen (10^22) Sterne enthält.
Wir wissen, dass es mindestens einmal Leben gegeben hat, daher ist es nicht ausgeschlossen, dass die Abiogenese mindestens noch einmal stattgefunden hat, auch wenn die Wahrscheinlichkeit verschwindend gering ist.
Laut Statistik sollte die Menge an Materie im beobachtbaren Universum nur in der Lage sein, RNA mit einer Länge von 20 Nukleotiden zu produzieren, was deutlich unter der Zahl von 40 bis 100 liegt. Doch aufgrund der schnellen Inflation ist ein Großteil des Universums nicht beobachtbar. Es ist einfach zu weit weg, als dass das seit dem Urknall ausgestrahlte Licht uns erreichen könnte.
Wenn Kosmologen die Anzahl der Sterne im beobachtbaren Universum mit der Anzahl der Sterne im nicht beobachtbaren Universum addieren, ergibt sich eine Zahl von 10^100 sonnenähnlichen Sternen. Das bedeutet, dass viel mehr Materie im Spiel ist und die abiogene Bildung ausreichend langer RNA-Ketten nicht nur möglich, sondern wahrscheinlich oder sogar unvermeidlich ist.
In seiner Arbeit stellt Professor Totani den grundlegenden Zusammenhang dar, der untersucht wird. „Hier wird eine quantitative Beziehung zwischen der minimalen RNA-Länge/Minute, die erforderlich ist, um das erste biologische Polymer zu bilden, und der Universumsgröße abgeleitet, die erforderlich ist, um die Bildung einer so langen und aktiven RNA durch zufällige Zugabe von Monomeren zu erwarten.“
Wird es verwirrend? Hier ist eine hoffentlich übersichtlichere Zusammenfassung.
Das Universum ist größer als sein beobachtbarer Teil und enthält wahrscheinlich 10^100 sonnenähnliche Sterne. Damit die Wahrscheinlichkeit der abiotischen Bildung von RNA auf einem erdähnlichen Planeten 1 oder eins beträgt, muss die minimale Nukleotidlänge weniger als etwa 20 Nukleotide betragen, was viel kleiner ist als die ursprünglich angegebene Mindestlänge von 40 Nukleotiden.
Aber Wissenschaftler glauben nicht, dass sich RNA, die nur 20 Nukleotide lang ist, selbst replizieren kann, zumindest nicht aus unserer Sicht als Beobachter des Lebens auf der Erde. Wie Totani in seiner Arbeit sagt: „Wenn daher in Zukunft außerirdische Organismen entdeckt werden, die einen anderen Ursprung als die auf der Erde haben, würde dies bedeuten, dass ein unbekannter Mechanismus am Werk ist, der Nukleotide viel schneller polymerisiert als zufällige statistische Prozesse.“
Was wäre dieser Prozess?
Wer weiß, aber dies ist wahrscheinlich ein Wendepunkt, an dem gläubige Menschen einspringen und sagen können: „Warum Gott, natürlich.“
Totanis Arbeit hat keineswegs eine Antwort geliefert. Aber wie bei vielen wissenschaftlichen Arbeiten trägt es dazu bei, die Frage zu verfeinern, und lädt andere dazu ein, sich damit zu befassen.
„Wie viele in diesem Forschungsbereich bin ich von Neugier und großen Fragen getrieben“, sagte Totani.
„Die Kombination meiner jüngsten Untersuchungen zur RNA-Chemie mit meiner langen Geschichte der Kosmologie führt mich zu der Erkenntnis, dass es einen plausiblen Weg gibt, wie das Universum von einem abiotischen (leblosen) Zustand in einen biotischen Zustand übergegangen sein muss.“ „Das ist ein spannender Gedanke und ich hoffe, dass die Forschung darauf aufbauen kann, um den Ursprung des Lebens aufzudecken.“
Dieser Artikel wurde ursprünglich veröffentlicht von Universum heute . Lies das originaler Artikel .