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Abiogenese - chemische Evolution

Die "chemische Evolution" oder "Abiogenese" stellt die Erstentstehung von Leben auf der Erde dar.
Übergang physisch-kosmische Evolution zu chemischer Evolution
Als "Protoplanet" entstand die Erde vor etwa 5 Milliarden Jahren, aber ihre eigentliche Existenz begann vor 4,55 Milliarden Jahren mit den letzten großen Einschlägen, bei denen sich auch der Mond bildete. Vor 4,4 Milliarden Jahren war die Erde soweit abgekühlt, dass sich flüssiges Wasser auf ihr halten konnte. Und auch die ersten Organismen tauchen dann vor etwa 4 Milliarden Jahren auf der Erde auf.
Die sogenannte "1.Atmosphäre" ging aus einem gewaltigen Hochofenprozess hervor, der zu einer Reduktion von Eisen- und Nickeloxiden führte. Die reduzierten Metalle sanken in die Tiefe und bildeten den Erdkern. Dabei verminderte sich der reduzierende Charakter der Atmosphäre: Methan und Ammoniak wurden oxidiert. Daraus kann man schließen, das die erste Atmosphäre nicht, wie zunächst vermutet, aus Methan und Ammoniak, sondern aus Stickstoff, Wasser, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid bestand.

chemische Evolution
1. Abiotische Synthese und Akkumulation organischer Moleküle, darunter die späteren Biomonomere wie Aminosäuren und Nucleotide
2. Verknüpfung dieser Monomere zu polymeren Makromolekülen, darunter Proteine und Necleinsäure
3. Entstehung selbst repizierender Moleküle, die eine Vererbung von Eigenschaften zuließen (RNA)
4. Verpackung all dieser Moleküle in "Protobionten", d.h. membranumhüllte Versikel, deren Inneres andere chemische Eigenschaften aufwies als ihre Umgebung

Vorläufer der lebenden Zelle = Protobionten -> bilden sich durch Aggregation von abiotisch entstandenen Makromolekülen und waren nicht zur exakten Reproduktion im Stande. Jedoch bildeten sie einen von der Umgebung abgeschlossenen, chemischen Reaktionsraum (Versikel).

RNA-Welt
RNA-Moleküle polymerisierten in den Protobionten Aminosäure und Enzyme die innerhalb des Protobionten für verschiedene Reaktionen, einschließlich der Replikation von RNA genutzt wurden.
Wie durch zyklische Reaktionsfolge zwischen präbiotischen Nucleinsäuren und Proteinen replikative Systeme entstanden und damit chemische Evolution in eine biologische überging, beschreibt der Hyperzyklus von Manfred Eigen. Von da ab erfolgte Evolution dann im darwinistischen Sinn.

Hyperzyklus
Wurde von M.Eigen als erstes evolutionsfähiges Replikationssystem postuliert. Im einfachen Hyperzyklus finden RNA-Moleküle zusammen, die sich in gegenseitiger Wechselwirkung aus einer Substratlösung hervorbringen und "vermehren". Dabei koppeln sich entweder zwei oder mehrere selbstreproduzierende RNA-Stränge (Ribozyme) oder aber Ribozyme und Enzyme zu einem stabilen Autozyklus, der sich selbst unterhält und replizeirt.

Die ersten Lebewesen waren Prokaryoten, d.h. sie waren einzellig und mikroskopisch klein. Die ersten Prokaryoten waren (Cyano-)Bakterien, die Photosynthese betrieben.
Photosynthese

Die einzigen photosynthetisch aktiven Prokaryoten, die Sauerstoff freisetzen, sind die Cyanobakterien (Blaualgen), eine Organismengruppe die vor 3,5 bis 2,7 Milliarden Jahren entstand.
Vor 2,4 bis 2 Milliarden Jahren stieg der Sauerstoffgehalt in der Atmosphäre rapide an, aber erst vor dem Kambruim (550 Mio. Jahren) näherte sich die Sauerstoffkonzentration den heutigen Werten an und überstieg diese zeitweilig im Devon (400 Mio. Jahre) sogar deutlich.

Entstehung Eukaryoten
1. ursprünglicher Prokaryot mit sich entfaltender Plasmamembran, DNA und Cytoplasma
2. es entstand eine Zelle mit Kern und innerem Membransystem
3. ein aerober, heterotropher Prokaryot wurde aufgenommen, was dem Entstehen von Mitochondrien entspricht.

In den 1950-iger Jahren simulierte der Chemiker S.L.Miller die hypothetischen atmosphärischen Bedingungen, die auf der Urerde vor rund 4 Milliarden Jahren geherrscht haben könnten und erschuf in seinem "Ursuppen-Experiment" eine bedeutsame Menge organischer Substanzen wie Aminosäuren.
Fast alle biologisch wichtigen Aminosäuren, Lipide, Nucleinbasen und Zucker konnten bis heute in den Ursuppen-Experimenten der Folgegenerationen nachgewiesen werden.

u.a aus: Martin Neukamm: "Evolution im Fadenkreuz des Kreationismus"


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Australien: Dieses Gestein lieferte einen wichtigen Hinweis auf mikrobielles Leben auf dem Land. Wissenschaftler vermuten nun, dass sich das Leben vor 3,48 Milliarden Jahren gebildet hat  in Tümpeln heißer Quellen und nicht in den Ozeanen.
http://www.businessinsider.de/der-ursprung-des-lebens-liegt-vermutlich-in-heissen-quellen-2017-5

3,48 Mrd. Jahre alte Fossilien legen nahe: Erstes Landleben entstand um heiße Quellen
https://www.grenzwissenschaft-aktuell.de/landleben-entstand-um-heisse-quellen20170510/


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