Lebensformen aus dem Beginn des Lebens

Mit Hilfe eines ferngesteuerten U-Bootes wurden die ersten Aufnahmen der tiefsten bekannten unterseeischen Geysir-Schlote der Welt gemacht, die sich 5.000 Meter tief in einer karibischen Tiefseerinne befinden. Diese stoßen heißes Wasser aus, das mit Sulfiden und anderen mineralischen Verbindungen angereichert ist. Von dieser Nahrung leben Bakterienarten, die sich an die dort herrschenden extrem hohen Temperaturen und Drücken angepasst haben. Einige dieser Lebensformen können repräsentativ für frühe Formen des Lebens auf der Erde sein. Geysire, sind nicht nur auf der Landoberfläche aktiv, sondern finden sich auch in großen Tiefen am Grund der Ozeane. Heiße Tiefseequellen bilden dort vulkanartige Schlote, denen schwarze Rauchfahnen aus Sulfide und gelöste Salze von Eisen, Mangan, Kupfer und Zinkentweichen.

Die Schlote werden deshalb auch als »Schwarze Raucher« bezeichnet, aber es gibt auch »weiße Raucher« mit weißen Rauchfahnen. Das beim Austritt bis über 400 °Grad Celsius heiße Wasser der Thermalquelle trifft mit dem kalten Wasser des Meeresgrundes zusammen; bei der Abkühlung werden Mineralien ausgefällt, die die »Rauchfahne« und durch Sedimentation den Schornstein oder Kegel bilden. Ist die Sedimentwolke reich an Eisensalzen, bildet sich die charakteristische schwarzgraue »Rauchfahne« der »Schwarzen Raucher« oder aber auf Grund von Anhydrit, Gips oder Siliziumoxid die helle Sedimentwolke des »Weißen Raucher«.

Die Forscher machten mit ferngesteuerten Tiefsee-Fahrzeugen Filmaufnahmen dieser rauchenden Tiefseequellen: „Es war wie eine Wanderung auf einem anderen Planeten (…) Die in allen Regenbogenfarben leuchtenden Schlote und das fluoreszierende Blau der darauf lebenden Mikroben waren mit nichts vergleichbar, was ich bis jetzt gesehen habe“, sagt Geologe Bramley Murton.Die Wissenschaftler hoffen auch, mehr über die Anfänge des Lebens auf der Erde zu erfahren. Die zahlreichen an den Schloten lebenden Organismen sind nämlich extremen Bedingungen ausgesetzt, wie Temperaturen von mehreren hundert Grad, fehlendem Licht und hohen Mineralkonzentrationen. Es wird vermutet, dass die ersten Lebensformen auf der Erde sich in einer ähnlichen Umwelt entwickelten.

Quelle: National Oceanography Centre in Southampton

Kommentar

Die Schwarzen und Weißen Raucher, deren Schlote eine Höhe von bis zu 25 Metern erreichen, bergen mindestens zwei Geheimnisse: Einerseits die geologischen Eigenschaften bzw. der aufrecht zu erhaltende Antrieb und andererseits die Biotope mit sauerstofffeindlichem Leben.

Es ist schwer verständlich und mechanisch-hydrothermisch nicht zu belegen, dass heißes Wasser aus dem Untergrund punktuell derart große Schlote bildet, die über lange Zeiträume hinweg funktionieren, ohne dass diese durch die Mineralien »zubetoniert« werden. Diese Frage kann man auch in Bezug auf Lavavulkane stellen, denn warum vulkanisiert die Lava durch den Abkühlungsvorgang während des Durchgangs durch den engen Schlot diesen nicht zu? Reicht für die hydrothermalen Quellen am Meeresgrund bzw. dieser untermeerischen Vulkane heißes Wasser als Antrieb aus? Oder sind alternativ nicht die Untergrund vorhandene und aus den Meeresböden aufsteigende Gase (u. a. Methan und Kohlendioxid) für die vulkanischen Prozesse verantwortlich? Auch bei Lavavulkanen und insbesondere Schlammvulkane werden Gase wie Methan und Kohlendioxid ausgestoßen. Diese Gase sind nach den Ausführungen in dem Zillmer-Buch »Der Energie-Irrtum« für derartige Phänomene verantwortlich. Das überall aus den Ozean- und Meeresböden austretende Methan bildet unter bestimmten Druckverhältnissen Methaneis (Methanhydrat), das in riesigen, bis zu mehreren hundert Metern hohen und unzählige Kilometer langen Paketen auf den Meeresgründen lagert. Es handelt sich bum die größte, bisher aber ungenutzte Energiereserve der Erde.

Das zweite Rätsel der hydrothermalen Quellern am Meeresgrund ist das dort vorhandene Leben. Auch dieses Problem wird in »Der Energie-Irrtum« unter der von Zillmer definierten »Autogenen Bioorganisation« ausführlich diskutiert: »Da das Leben an der Erdoberfläche von der Fähigkeit zur Fotosynthese abhängt, müsste diese ja schon in einem sehr frühen Stadium auf einer Entwicklungsstufe entwickelt worden sein, also zu einem Zeitpunkt, als sich Lebewesen von chemischer Energie ernährten, die an der Erdoberfläche ununterbrochen zur Verfügung gestanden haben muss. Wenn das bereits zu Beginn des Lebens der Fall gewesen sein soll, dann hätte mit evolutiven Schritten dieses Leben in die Tiefe gelangen müssen, quasi in Form einer Invasion. Es hätte nicht nur eine Fähigkeit entwickelt werden müssen, die dort verfügbare Quelle chemischer Energie zu nutzen, da Fotosynthese dort unten nicht funktioniert, sondern die Mikroorganismen hätten in der Tiefe den dort herrschenden hohen Drücken und Temperaturen trotzen müssen. Ist dieses Szenario realistisch? Kaum, denn das Leben auf der Erdoberfläche kann zu Beginn noch keine Reparaturmechanismen gehabt haben, um unvermeidliche Schädigungen durch solare und kosmische Strahlung zu beheben. Im Gegensatz dazu sind die Lebensbedingungen unter der Erdoberfläche wesentlich günstiger.

Bereits der von mir (Hans-Joachim Zillmer) sehr verehrte, leider verstorbene Professor Thomas Gold wies auf die Vorteile des Lebensraumes in der Tiefe hin und vermutete, dass sich der Start des Lebens mit großer Wahrscheinlichkeit sich in der Tiefe vollzog, und er nannte sie die »Biosphäre der heißen Tiefe« (Gold, 1999, S. 166 ff.).

Dort unten brauchen sich komplexe Moleküle nicht gegen Strahlungen zu schützen, die die Erdoberfläche bombardieren. Zwar gibt es radioaktive Strahlung in der Tiefe, aber diese dringt zu einem viel geringeren Grad durch die Felsen, als es an der Erdoberfläche der Fall ist. Hinzu kommt, dass die Intensität der Strahlung tief in der Erdkruste über lange Zeiträume hinweg sehr gleich bleibend ist. Ein Umstand, der an der Erdoberfläche in der Erdvergangenheit sicher nicht gegeben war. Das Leben an der Oberfläche war auch ständig durch Naturkatastrophen gefährdet.

Ein großer Meteoriteneinschlag war vielleicht sogar in der Lage, das Leben an der Oberfläche fast völlig zu vernichten, wie es nicht nur am Ende der Dinosaurier-Ära geschehen sein soll. Ein solch gigantischer Einschlag könnte sich für das Leben in der Tiefe dagegen günstig ausgewirkt haben, denn es hätten sich neue Risse in den Steinen gebildet. Durch diese wäre dann mehr Energie in Form von Kohlenwasserstoffen aufgestiegen, wodurch mikrobiologisches, aus Mikroben bestehendes Leben quasi inflationär hätte wuchern können. Das Leben in der Tiefe könnte ungestört sehr lange Zeiträume überstehen, falls es genügend Nachschub an chemischer Energie gibt.

Dort unten herrschen hohe Temperaturen, die Mikroben in der Tiefe leicht ertragen, während sie an der Oberfläche kochen würden. Der Grund ist, dass durch den hohen Druck in der Tiefe der Siedepunkt des Wassers wesentlich höher liegt. Flüssiges Wasser steht dem Leben in der Tiefe in einem viel größeren Temperaturbereich zur Verfügung als an der Erdoberfläche. Dies kommt den Mikroben aufgrund der geringen Komplexität zugute, die im Gegensatz zu komplexeren Lebewesen auch bei größeren Temperaturschwankungen lebensfähig sind.

In der Tiefe brauchen Mikroben auch kein schlechtes Wetter, Superfluten oder verdampfende Ozeane zu fürchten. Es herrschen dort unten gleichmäßige Temperaturen, während an der Erdoberfläche gewaltige Temperatursprünge auftreten können. Damit das Wasser bei dem relativ niedrigen Druck der Erdatmosphäre flüssig bleibt, dürfen die Temperaturen nur in einem engen Bereich liegen, und zwar über lange geologische Zeiträume hinweg, um Leben zu ermöglichen und zu erhalten. Eine Voraussetzung, die in der Tiefe der Erde gegeben ist, abgesehen vom Umfeld aktiver Vulkane und anderen punktuell heißen Gebieten (Hot Spots).

Wir können festhalten, dass sich das Leben in der Tiefe über lange Zeiträumen hinweg relativ ungestört entwickeln konnte bzw. kaum durch äußere Einflüsse gestört wurde. Das ohne Fotosynthese in der Tiefe existierende Leben ist universeller. Voraussetzung ist, dass die zu nutzende chemische Energie ständig dort unten zur Verfügung steht.

Falls nicht, kann es kein beständiges Leben in der Tiefe geben. Genauer betrachtet muss diese Energie sogar aus tieferen Zonen von unten aufsteigen, wo Leben nicht mehr existieren kann, weil dort die Verhältnisse von Druck und Temperatur außerhalb des Lebensbereichs von Mikroben liegen: Ansonsten hätten sie die Quellen der Energie »trocken gelegt«. Quasi im Gegenzug wurden die Mikroorganismen über die Erdvergangenheit hinweg gleichmäßig mit chemischer Energie, vor allem mit Kohlenwasserstoffen, versorgt.

Blicken wir jetzt kurz zum Mars, dann erscheint es nicht mehr unverständlich, dass die Viking-Sonden 1976 dort kein Leben nachweisen konnten. An der Marsoberfläche ist dies nach den bisherigen Darlegungen kaum möglich. Höheres bzw. komplexeres Leben wird man meines Erachtens dort sowieso nicht finden. Die vorgenommenen Experimente zum Nachweis von Stoffwechsel-Produktionen und insbesondere der Nachweis einer Fotosynthese mussten negative Ergebnisse erbringen. Es besteht ja auch keine Notwendigkeit für mögliches Leben auf dem Mars, eine Fotosynthese zu entwickeln, da chemische Energie zur Genüge vorhanden ist. Die Viking-Experimente brachten erwartungsgemäß dementsprechend keinen Hinweis auf biologische Tätigkeit bzw. auf Kohlenstoff basierende organische Reaktionen, hingegen jedoch auf chemische« (Zitatenende aus »Der Energie-Irrtum«). Das Leben kann sich nicht auf der Erde an der Erdoberfläche entwickelt haben und durch Makroevolution nach Charles Darwin weiter entwickelt haben: »Darwins Irrtum«. Deshalb kann sich das Leben auch nicht von der Erdoberfläche her an unwirtliche Plätze ohne Sauerstoff und an zu hohe Temperaturen oder Drücken entwickelt haben. Wie die Schwarzen und Weißen Raucher letztendlich zeigen, könnte Leben nur unter diesen anscheinen unwirtlichem Umständen in der Tiefe entstehen, um sich dann unter bestimmten Umständen an die Erdoberfläche zu wagen, um sich dann auch an vorhandenen Sauerstoff zu gewöhnen.