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Das Wunder des Lebens auf der Erde: Wie entstand vor 450 Millionen Jahren frühes Leben?
Die Geschichte der Erde dokumentiert die Evolution des Lebens von seinen frühesten Formen bis zu seiner heutigen Vielfalt. Die Ähnlichkeiten zwischen bekannten und ausgestorbenen Organismen zeigen, dass alle lebenden Arten von einem gemeinsamen Vorfahren abstammen. Den Untersuchungen der Wissenschaftler zufolge entstand die Erde vor rund 4,5 Milliarden Jahren, und Hinweise auf Leben deuten darauf hin, dass es bereits vor mehr als 3,7 Milliarden Jahren entstanden sein könnte.
Die ältesten Beweise für Leben sind 3,7 Milliarden Jahre alte Biokohle- und Stromatolithfossilien, die im Westen Grönlands gefunden wurden.
Im Jahr 2015 entdeckten Wissenschaftler in Westaustralien mögliche „Überreste biologischen Lebens“ in Form von 4,1 Milliarden Jahre alten Gesteinen. Im Nuvvuagittuq-Gürtel gefundene versteinerte Mikroben könnten vor 4,28 Milliarden Jahren gelebt haben, kurz nach der Entstehung der Ozeane der Erde. In dieser Phase der frühen Lebensgeschichte gewannen mikrobielle Gemeinschaften an Bedeutung, während vor etwa 3,5 Milliarden Jahren die Photosynthese durch Cyanobakterien begann und zur Anreicherung von Sauerstoff im Ozean führte, wodurch schließlich die erste Sauerstoffatmosphäre der Erde entstand.
Mit der Zunahme des Sauerstoffs trieb dieser Prozess die Entwicklung der Artenvielfalt voran. Die Entstehung der Eukaryoten vor 185 Millionen Jahren machte das Leben komplexer. Diese Eukaryoten entwickelten sich wahrscheinlich durch eine symbiotische Beziehung zwischen anaeroben Archaeen und aeroben Proteobakterien, die sich gegenseitig anpassten, um dem auftretenden oxidativen Stress entgegenzuwirken. Mit der Entwicklung intrazellulärer Symbionten, der Mitochondrien, wurde die Fähigkeit der Eukaryoten zur Energiegewinnung verbessert, was ihre Diversifizierung förderte.
Die Entstehung mehrzelligen Lebens vor etwa 1,6 Milliarden Jahren ermöglichte es den Zellen, sich zu differenzieren und so spezialisierte Funktionen auszuführen.
Allerdings vermehrten sich frühe Organismen überwiegend ungeschlechtlich, während die meisten großen Organismen durch sexuelle Fortpflanzung neues Leben hervorbringen. Im Laufe der Evolution hatte die Entstehung von Pflanzen tiefgreifende Auswirkungen auf das Ökosystem der Erde. Diese Pflanzen entstanden vor etwa 1 Milliarde Jahren aus Süßwassergrünalgen. Zur gleichen Zeit erlebte das Tierreich enorme Veränderungen: Die ersten bilateralsymmetrischen Tiere traten vor 555 Millionen Jahren auf, und die Entstehung der Wirbeltiere lässt sich auf die kambrische Explosion vor 525 Millionen Jahren zurückführen.
In der biologischen Geschichte der Erde geht es nicht nur um die Geburt von Organismen, sondern auch darum, wie sich im Laufe der Zeit komplexe Ökosysteme entwickelt haben. Wissenschaftler gehen davon aus, dass es auf der Erde bis zu eine Billion Arten gibt, allerdings sind bislang lediglich 1,7 bis 1,8 Millionen davon benannt und klassifiziert. Weniger als 1 % aller heute lebenden Arten, die jemals existiert haben, sind noch vorhanden.
„Die Studie ergab, dass im Zuge der Entwicklung des Lebens die Positionierung und Evolution der Arten voller Unbekannter und Möglichkeiten sein sollte.“
Wissenschaftler erforschen weiterhin, wie frühes Leben entstand und wie unterschiedliche Umgebungen auf der Erde seine Evolution beeinflussten. Dazu gehören nicht nur Mikroorganismen im Ozean, sondern auch verschiedene geologische Umgebungen wie hydrothermale Quellen und Tiefseequellen, die bei der Bildung der für das Leben notwendigen Verbindungen helfen.
Während sich unser Verständnis der Ursprünge des frühen Lebens noch immer entwickelt, haben sich bereits viele Hypothesen herauskristallisiert, unter anderem zu den Rollen der Selbstreplikation, des Stoffwechsels und der äußeren Zellmembran. Natürlich versuchen diese Hypothesen alle, die zentrale Frage zu beantworten, wie sich Leben aus anorganischen Verbindungen selbst organisiert hat.
Ob es andere parallele Wege der biologischen Entstehung gibt, muss noch bestätigt werden. Die Frage ist daher: Wie haben sich Lebensformen auf anderen Planeten entwickelt?
