Auf die Frage, die Generationen von Wissenschaftlern quält, gibt es möglicherweise eine überraschend einfache und elegante Antwort: Nicht ein einzelner, dramatischer Blitzschlag ließ das Leben auf der Erde entstehen, sondern Milliarden winziger elektrischer Entladungen zwischen zerstäubten Wassertröpfchen. Eine neue Studie hat ergeben, dass Wasser, das in die Luft gespritzt wird (von Meereswellen, Wasserfällen oder Regen), auf natürliche Weise Mikroblitz zwischen den Tröpfchen.
Diese winzigen elektrischen Entladungen, die für das bloße Auge unsichtbar sind, aber von Hochgeschwindigkeitskameras erfasst werden, erzeugen genau dieselben organischen Moleküle, von denen man früher dachte, dass für ihre Entstehung viel dramatischere Bedingungen erforderlich seien. Ein Mechanismus, der so weit verbreitet und allgegenwärtig ist, dass er die Hypothese, das Leben sei spontan aus den chemischen Bedingungen der Urerde entstanden, endlich plausibel macht. Mikroblitze könnten der fehlende Schlüssel sein, der die anorganische und die organische Welt verbindet, die Brücke zwischen unbelebter Materie und Leben.
Frankensteins Dilemma und die Elektrizität des Lebens
Das populäre Bild von Dr. Frankenstein, der seine Kreatur mit einem mächtigen Blitz zum Leben erweckt, enthält möglicherweise ein Körnchen Wahrheit, allerdings in einem viel kleineren Maßstab. Forscher der Stanford University gehen davon aus, dass zur Entstehung der Moleküle des Lebens keine riesigen Blitze erforderlich sind, sondern nur winzige elektrische Entladungen, die auf natürliche Weise zwischen Wassertropfen entstehen.
Die Vorstellung, dass Elektrizität bei der Entstehung des Lebens eine Rolle spielte, ist nicht neu. Der berühmte Miller-Urey-Experiment von 1952 er hat bewiesen, dass Elektrische Entladungen in einer Umgebung, die die Uratmosphäre simuliert, könnten Aminosäuren und andere wichtige organische Moleküle produzieren. Allerdings gab es mit dieser Theorie Probleme: Wenn die Reaktionen in den Ozeanen stattfänden, wären die entstehenden Moleküle zu verdünnt; Traten sie jedoch in kleinen Teichen auf, war die Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlags in einem so kleinen Raum gering.
Die Stanford-Studie löst dieses Dilemma: die Mikroblitz zwischen Wassertropfen stellen eine viel häufigere und konstante Quelle elektrischer Energie dar, die die Chemie Präbiotika im großen Maßstab.
Wie Mikroblitze funktionieren
Um diese Hypothese zu testen, führten die Forscher eine aktualisierte Version des Miller-Urey-Experiments durch. Sie füllten einen Behälter mit Gasen, die die Uratmosphäre nachahmten (Stickstoff, Methan, Kohlendioxid und Ammoniak) und besprühten ihn mit Tropfen zimmerwarmen Wassers.
Bei genauerem Hinsehen entdeckten sie, Größere Tröpfchen neigten dazu, positiv geladen zu werden, während kleinere Tröpfchen eine negative Ladung erhielten. Wenn Tropfen mit entgegengesetzter Ladung einander nahe kommen, entstehen zwischen ihnen winzige elektrische Lichtbögen: die Mikroblitz.
Da es sich bei Blitzen um ein intermittierendes und unvorhersehbares Phänomen handelt, während Wasserspritzer auf der Erde sehr häufig sind, gehen wir davon aus, dass unsere Ergebnisse einen weiteren möglichen Weg für die abiotische Bildung von Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen aufzeigen.
Zu diesem Schluss kamen die Forscher und betonten, dass dieser Mechanismus auf globaler Ebene und kontinuierlich gewirkt haben könnte.
Die Geburt der „biologischen Ziegel“
Der überraschendste Aspekt der veröffentlichten Forschung am Wissenschaft Fortschritte (dass ich dich hier verlinke) besteht darin, dass diese Mikroblitze ausreichen, um die Luft zu ionisieren und die Bildung organischer Moleküle mit Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen wie Blausäure, Glycin und Uracil auszulösen. Diese Bindungen gehören zu den häufigsten in der organischen Chemie und die Moleküle, in denen sie vorkommen, stellen die Grundbausteine von Proteinen und DNA dar.
Der Prozess erklärt, wie Wellen, Wasserfälle und andere Wasserspritzer enorme Mengen organischer Verbindungen auf der ganzen Erde produziert und so ideale Bedingungen für die Entstehung der ersten Lebensformen geschaffen haben könnten.
Die Entdeckung von Mikroblitzen als möglicher Motor frühen Lebens bietet eine elegante Erklärung für eines der größten wissenschaftlichen Rätsel. Kein einzelnes spektakuläres Ereignis, sondern ein ständiger, weitverbreiteter, täglicher Prozess hat unseren Planeten möglicherweise allmählich von einem unfruchtbaren Ort in eine Wiege des Lebens verwandelt.
Ein kleiner Funke, milliardenfach vermehrt, der das Schicksal der Erde für immer veränderte.
