Wie konnte also Leben auf der Erde ins Dasein kommen? Neuzeitliche Bemühungen um eine Antwort auf diese Frage reichen in die zwanziger Jahre zurück, bis hin zu den Arbeiten des russischen Biochemikers Alexandr I. Oparin. Er und andere Wissenschaftler nach ihm haben so etwas wie das Manuskript für ein Drama in drei Akten vorgelegt, in dem dargestellt wird, was sich auf der Weltbühne abgespielt haben soll. Im ersten Akt wird gezeigt, wie sich die Elemente der Erde, das Rohmaterial, in Molekülgruppen verwandelten. Dann kommt der Sprung zu großen Molekülen. Und im letzten Akt dieses Dramas wird der Riesenschritt zur ersten lebenden Zelle dargestellt. Ist es aber wirklich so gewesen?

Das Drama beruht auf der Erklärung, daß die Erdatmosphäre anfangs ganz anders war als heute. Gemäß einer Theorie war sozusagen kein freier Sauerstoff vorhanden, und aus Elementen wie Stickstoff, Kohlenstoff und Wasserstoff bildeten sich Ammoniak und Methan. Größere Molekülverbindungen wie Zucker und Aminosäuren sollen dadurch entstanden sein, daß eine Atmosphäre, bestehend aus diesen Gasen und aus Wasserdampf, Blitzen und ultraviolettem Licht ausgesetzt war. Man darf nicht vergessen, daß es sich hier um eine Theorie handelt.

Gemäß diesem erdachten Drama wurden jene Molekülverbindungen in die Meere und andere Gewässer gespült. Im Laufe der Zeit hätten sich Zucker, Säuren und andere Verbindungen in einer bouillonartigen „Ursuppe“ angereichert, in der sich zum Beispiel Aminosäuren zu Proteinen vereinigten. Im Verlauf dieser theoretischen Weiterentwicklung verketteten sich andere Molekülverbindungen, die Nukleotide, zu Nukleinsäuren, wie zum Beispiel zur DNS. All das bereitete angeblich den Schlußakt des molekularen Dramas vor.

Man könnte diesen letzten Akt, der nicht dokumentiert ist, als Liebesgeschichte bezeichnen. Proteinmoleküle und DNS-Moleküle begegnen sich zufällig, gefallen einander, umarmen sich, und kurz bevor der Vorhang fällt, ist die erste lebende Zelle geboren. Würde sich der Zuschauer bei einem solchen Drama nicht fragen: „Beruht das auf einer wahren Begebenheit, oder ist es nur Dichtung?“ Könnte das Leben auf der Erde wirklich so entstanden sein?

Ursprung im Labor?

Anfang der fünfziger Jahre gingen Wissenschaftler daran, Oparins Theorie zu überprüfen. Es galt als bewiesen, daß Leben nur aus vorhandenem Leben kommt; doch Wissenschaftler theoretisierten, daß Leben langsam aus Unbelebtem entstanden sein könnte, wenn damals andere Bedingungen herrschten. Konnte das demonstriert werden? In dem Labor von Harold Urey füllte der Wissenschaftler Stanley L. Miller Wasserstoff, Ammoniak, Methan und Wasserdampf (in der Annahme, daß die Uratmosphäre so zusammengesetzt war) in einen luftdicht abgeschlossenen Glasapparat, in dessen unterem Teil Wasser brodelte (den Urozean darstellend), und verpaßte den Gasen mit einem Funkenentladungsgerät simulierte Blitze. Innerhalb einer Woche bildeten sich Spuren einer zähen rötlichen Masse. Als Miller sie analysierte, fand er einen hohen Gehalt an Aminosäuren — die Bausteine der Proteine. Das Experiment dürfte uns nicht unbekannt sein, weil es seit Jahren in wissenschaftlichen Lehrbüchern und in Schulbüchern angeführt wird, um zu erklären, wie das Leben auf der Erde begann. Liefert es aber eine Erklärung?

In Wirklichkeit wird der Wert des Miller-Versuchs heute ernsthaft in Frage gezogen. (Siehe den Kasten „Klassisch, aber fragwürdig“, Seite 36, 37.) Dennoch führte sein anscheinender Erfolg zu weiteren Versuchen, in denen Komponenten erzeugt wurden, die in Nukleinsäuren (DNS oder RNS) vorhanden sind. Wissenschaftler, die sich auf die Erforschung des Ursprungs des Lebens spezialisiert haben, waren optimistisch, denn sie hatten, so schien es, den ersten Akt des molekularen Dramas neu aufgeführt. Und es sah so aus, als würden Laborversionen der noch ausstehenden zwei Akte folgen. Ein Professor der Chemie behauptete: „Die Erklärung des Ursprungs eines ersten Lebenssystems durch evolutionäre Mechanismen ist in greifbare Nähe gerückt.“ Ferner bemerkte ein Wissenschaftsautor: „Große Gelehrte spekulierten darüber, daß Wissenschaftler, ähnlich wie die von Mary Shelley erfundene Gestalt des Dr. Frankenstein, schon bald in ihren Labors lebende Organismen hervorzaubern und so in allen Einzelheiten die Entstehung des Lebens rekonstruieren würden.“ Das Rätsel der Urzeugung des Lebens war für viele gelöst. (Siehe den Kasten „Rechte Hand, linke Hand“, Seite 38.)

Die Stimmung schlägt um — Rätsel bleiben

In den Jahren danach verflog jedoch der Optimismus. Jahrzehnte vergingen, und die Geheimnisse des Lebens blieben ungelüftet. Etwa 40 Jahre nach seinem Experiment sagte Professor Miller gegenüber Scientific American, daß „sich die Lösung des Rätsels vom Ursprung des Lebens als schwieriger erwiesen habe, als er oder irgendein anderer es sich vorgestellt habe“. Bei anderen Wissenschaftlern vollzog sich dieser Stimmungsumschwung ebenfalls. Im Jahre 1969 war zum Beispiel Dean H. Kenyon, Professor der Biologie, Koautor des Buches Biochemical Predestination. Doch unlängst kam er zu dem Schluß, es sei „von Grund auf unplausibel, daß sich selbst überlassene Materie und Energie sich zu lebenden Systemen anordneten“.

In der Tat erhärten Laborversuche die Einschätzung Kenyons, daß „alle gegenwärtigen Theorien über den chemischen Ursprung des Lebens einen grundlegenden Fehler“ aufweisen. Nachdem Miller und andere Forscher Aminosäuren hergestellt hatten, machte man sich an die Aufgabe, Proteine und DNS zu erzeugen, beides notwendige Substanzen für das Leben auf der Erde. Was war das Ergebnis Tausender Versuche unter sogenannten präbiotischen Bedingungen? In dem Buch The Mystery of Life’s Origin: Reassessing Current Theories wird bemerkt: „Es besteht ein auffallender Gegensatz zwischen dem beachtlichen Erfolg bei der Synthese von Aminosäuren und den beständigen Mißerfolgen bei der Synthese von Proteinen und DNS.“ Letztere Bemühungen zeichnen sich durch „konstanten Mißerfolg“ aus.

Realistisch betrachtet, geht es bei dem Geheimnis um mehr als darum, wie die ersten Protein- und Nukleinsäuremoleküle (DNS und RNS) ins Dasein kamen. Es schließt auch ein, wie sie zusammenwirken. „Nur die Partnerschaft der beiden Moleküle ermöglicht das gegenwärtige Leben auf der Erde“, heißt es in der New Encyclopædia Britannica. Allerdings wird in dieser Enzyklopädie erklärt, „ein entscheidendes ungelöstes Problem in bezug auf den Ursprung des Lebens“ sei nach wie vor die Frage, wie jene Partnerschaft zustande kommen konnte. Wie wahr!

Im Anhang A „Teamarbeit für das Leben“ (Seite 45 bis 47) werden einige grundlegende Einzelheiten der faszinierenden Teamarbeit aufgezeigt, die Proteine und Nukleinsäuren in unseren Zellen leisten. Schon ein solch kleiner Einblick in die Welt der Zellen unseres Körpers ruft Bewunderung für die Arbeit der Wissenschaftler dieses Zweiges hervor. Sie haben die außerordentlich komplizierten Prozesse erhellt, an die wir kaum denken, die aber während unseres Lebens ständig ablaufen. Andererseits bringt uns die erstaunliche Kompliziertheit und Präzision, die erforderlich sind, zu der Frage zurück, wie all das zustande gekommen ist.

Uns ist wahrscheinlich bekannt, daß Wissenschaftler, die nach dem Ursprung des Lebens forschen, nicht aufgegeben haben, ein plausibles Szenario für das Drama des ersten Erscheinens von Leben zu schreiben. Ihre neuen Manuskripte erweisen sich jedoch nicht als überzeugend. (Siehe Anhang B „Aus der ‚RNS-Welt‘ oder aus einer anderen Welt?“, Seite 48.) Zum Beispiel bemerkte Klaus Dose vom Institut für Biochemie in Mainz: „Gegenwärtig enden alle Diskussionen über die hauptsächlichen Theorien und Versuche auf diesem Gebiet entweder in einer Sackgasse oder mit dem Eingeständnis der Unwissenheit.“

Selbst die „Internationale Konferenz über den Ursprung des Lebens“ im Jahre 1996 führte zu keiner Lösung. Statt dessen hatten gemäß der Zeitschrift Science die nahezu 300 versammelten Wissenschaftler „herumgerätselt, wie [DNS- und RNS-]Moleküle zuerst auftraten und wie sie sich zu selbstreproduktiven Zellen entwickelten“.

Es erfordert Intelligenz und höhere Bildung, das, was in unseren Zellen auf molekularer Ebene abläuft, zu studieren und erste Erklärungsansätze zu machen. Ist es daher vernünftig, anzunehmen, die komplizierten Schritte seien zuerst in einer „Ursuppe“ erfolgt, ohne Zutun von außen, spontan und zufällig? Oder war mehr daran beteiligt?

Warum gibt es die Rätsel?

Heute kann man auf fast ein halbes Jahrhundert der Spekulationen und auf Tausende Versuche zurückblicken, die beweisen sollten, daß das Leben von selbst entstanden ist. Wer Rückblick hält, dem wird es schwerfallen, dem Nobelpreisträger Francis Crick zu widersprechen. In bezug auf Theorien über den Ursprung bemerkte er, daß „es auf diesem Gebiet allzu viele Spekulationen gibt, die an allzu wenige Tatsachen geknüpft werden“. Es ist daher verständlich, daß einige Wissenschaftler, die die Tatsachen untersuchen, schlußfolgern, das Leben sei so komplex, daß es nicht einmal unter geordneten Bedingungen im Labor auftauchen könne, geschweige denn in einer sich selbst überlassenen Umgebung.

Wenn nicht einmal die modernste Wissenschaft beweisen kann, daß das Leben von selbst entstehen konnte, warum halten einige Wissenschaftler weiterhin an solchen Theorien fest? Ein gewisses Verständnis darüber vermittelt uns das, was Professor J. D. Bernal vor einigen Jahrzehnten in seinem Buch Der Ursprung des Lebens schrieb: „Wendet man auf dieses Thema [die Urzeugung des Lebens] die strengen Regeln wissenschaftlicher Denkmethoden an, so kann an mehreren Stellen eines Berichts über die Lebensbildung tatsächlich demonstriert werden, weshalb das Leben nicht entstanden sein konnte; die Unwahrscheinlichkeiten sind zu groß, die Chancen für ein Auftreten des Lebens zu gering.“ Er fuhr fort: „Bedauerlicherweise existiert aber trotzdem hier auf der Erde das Leben in all seiner Vielfalt der Formen und Aktivitäten, und die Argumente müssen herumgedreht werden, um sein Vorhandensein zu begründen.“ Und das Bild hat sich nicht gewandelt.

Betrachten wir die Hintergründe dieser Argumentation. Es ist so, als sagte man: „Wissenschaftlich gesehen, stimmt es, daß das Leben nicht von selbst begonnen haben kann. Aber das plötzliche Auftreten von Leben ist die einzige Möglichkeit, die wir in Erwägung ziehen. Daher müssen die Argumente so herumgedreht werden, daß sie die Hypothese stützen, das Leben sei spontan aufgetreten.“ Ist eine solche Logik befriedigend? Erfordert eine solche Argumentation nicht ein beträchtliches „Herumdrehen“ von Tatsachen?

Es gibt jedoch gutunterrichtete, angesehene Wissenschaftler, die es nicht für erforderlich halten, die Tatsachen herumzudrehen, damit sie zu einer verbreiteten Vorstellung über den Ursprung des Lebens passen. Sie lassen sich von Tatsachen leiten, um zu einer vernünftigen Schlußfolgerung zu gelangen. Um welche Tatsachen und um welche Schlußfolgerung geht es hier?

Information und Intelligenz

Bei einem Interview in einem Dokumentarfilm sagte Professor Maciej Giertych, ein bekannter Genetiker am Institut für Dendrologie der Polnischen Akademie der Wissenschaften:

„Uns ist bewußt geworden, wie immens umfangreich die in den Genen enthaltene Information ist. Die Wissenschaft weiß nicht, wie sie erklären soll, daß diese Information spontan zustande kommen kann. So etwas setzt Intelligenz voraus; es kann nicht durch Zufallsereignisse zustande kommen. Nur Buchstaben zu mischen erzeugt noch keine Wörter.“ Er fuhr fort: „Das sehr komplizierte DNS-RNS-Protein-Replikationssystem der Zelle zum Beispiel muß von Anfang an voll funktionsfähig gewesen sein. Andernfalls könnten Lebenssysteme nicht existieren. Die einzige logische Erklärung ist, daß die ungeheure Informationsmenge von einer Intelligenz herrührt.“

Klassisch, aber fragwürdig

Der Versuch von Stanley Miller, den er 1953 durchführte, wird oft als Stütze dafür herangezogen, daß die Urzeugung in der Vergangenheit stattgefunden haben könnte. Die Stichhaltigkeit seiner Erklärungen beruht jedoch auf der Annahme, daß die Uratmosphäre der Erde „reduzierend“ war. Das bedeutet, daß sie nur ganz geringe Mengen an freiem (chemisch ungebundenem) Sauerstoff enthielt. Warum ging er davon aus?

In dem Buch The Mystery of Life’s Origin: Reassessing Current Theories wird darauf hingewiesen, daß sich in Anwesenheit von viel freiem Sauerstoff „keine Aminosäuren hätten bilden können, und wenn es auf Grund irgendeines Zufalls geschehen wäre, hätten sie sich schnell wieder zersetzt“a. Wie gut war Millers Behauptung begründet, daß die sogenannte Uratmosphäre reduzierend war?

In einer klassischen wissenschaftlichen Arbeit, die Miller zwei Jahre nach seinem Versuch veröffentlichte, schrieb er: „Natürlich sind diese Vorstellungen Spekulation, denn wir wissen nicht, ob die Erde eine reduzierende Atmosphäre hatte, als sie gebildet wurde. ... Kein unmittelbarer Beweis ist bis heute gefunden worden“ (Journal of the American Chemical Society, 12. Mai 1955).

Sind solche Beweise später entdeckt worden? Etwa 25 Jahre danach berichtete der Wissenschaftsautor Robert C. Cowen: „Wissenschaftler müssen einige ihrer Behauptungen überdenken. ... Es sind kaum Beweise aufgetaucht, die die Vorstellung von einer wasserstoffreichen, stark reduzierenden Atmosphäre stützen, wohl aber Beweise dagegen“ (Technology Review, April 1981).

Und wie war es seither? John Horgan schrieb 1991 in Scientific American: „Seit ungefähr zehn Jahren mehren sich die Zweifel an Ureys und Millers Behauptungen hinsichtlich der Atmosphäre. Laborversuche und Computerrekonstruktionen der Atmosphäre ... legen nahe, daß die ultraviolette Strahlung der Sonne, die heute vom Ozon in der Atmosphäre zurückgehalten wird, die auf Wasserstoff basierenden Moleküle in der Atmosphäre zerstört hätte. ... Eine solche Atmosphäre [aus Kohlendioxyd und Stickstoff] wäre nicht günstig für die Synthese von Aminosäuren und anderen Vorläufern des Lebens.“

Warum halten viele dann immer noch daran fest, daß die frühe Atmosphäre der Erde reduzierend war und kaum Sauerstoff enthielt? In dem Buch Molecular Evolution and the Origin of Life geben Sidney W. Fox und Klaus Dose die Antwort: Die Atmosphäre darf keinen Sauerstoff enthalten haben, da „Laborversuche zeigen, daß die chemische Evolution ... durch Sauerstoff stark gehemmt worden wäre“, und weil Verbindungen wie Aminosäuren „in Gegenwart von Sauerstoff über geologische Zeiträume hinweg nicht stabil sind“.

Ist das nicht ein Zirkelschluß? Es wird gesagt, daß die frühe Atmosphäre reduzierend gewesen sei, weil die Urzeugung des Lebens sonst nicht stattgefunden haben könnte. Aber eigentlich ist kein Beleg dafür vorhanden, daß reduzierende Bedingungen vorlagen.

Da ist noch ein vielsagendes Detail: Wenn in dem Versuch die Gasmischung für die Atmosphäre steht, der elektrische Funke den Blitz nachahmt und das brodelnde Wasser das Meer darstellt, was oder wen stellt dann der Wissenschaftler dar, der den Versuch aufbaut und durchführt?

[Fußnote]

Rechte Hand, linke Hand

Wir wissen, daß es rechte und linke Handschuhe gibt. Eine ähnliche Situation besteht bei den Aminosäuremolekülen. Von etwa 100 bekannten Aminosäuren kommen nur 20 in den Proteinen vor, und alle sind linkshändig. Wenn Wissenschaftler im Labor Aminosäuren unter Bedingungen herstellen, von denen sie meinen, sie seien so in einer präbiotischen Suppe vorhanden gewesen, dann finden sie zu gleichen Teilen rechtshändige und linkshändige Moleküle. „Dieses Verhältnis von 50 zu 50“, berichtet die New York Times, „ist nicht charakteristisch für das Leben, das allein von linkshändigen Aminosäuren abhängt.“ Warum lebende Organismen nur aus linkshändigen Aminosäuren bestehen, ist „ein großes Rätsel“. Sogar Aminosäuren, die in Meteoriten gefunden wurden, „wiesen einen Überschuß an linkshändigen Formen auf“. Dr. Jeffrey L. Bada, der Probleme in Verbindung mit dem Ursprung des Lebens untersucht, sagte, daß „irgendein Einfluß außerhalb der Erde eine Rolle bei der Festlegung der Händigkeit biologischer Aminosäuren gespielt haben könnte“.

„Diese Experimente ... setzen abiotische Synthese für das voraus, was in Wirklichkeit der hochintelligente und überaus biotische Mensch erzeugt und entworfen hat, um Ideen zu bestätigen, denen er sich weitgehend verpflichtet fühlt“ (Origin and Development of Living Systems).

„Ein vorsätzlicher intellektueller Akt“

Der britische Astronom Sir Fred Hoyle hat sich jahrzehntelang mit dem Studium des Universums und des Lebens darin beschäftigt und sogar den Gedanken vermittelt, daß das Leben auf der Erde aus dem Weltall kam. Am Institute of Technology von Kalifornien behandelte er in Vorlesungen die Reihenfolge von Aminosäuren in Proteinen.

„Das große Problem in der Biologie“, sagte Hoyle, „ist weniger die eindeutige Tatsache, daß ein Protein aus einer Kette von Aminosäuren besteht, die auf eine bestimmte Weise miteinander verknüpft sind, sondern die Tatsache, daß die ausdrückliche Anordnung der Aminosäuren der Kette bemerkenswerte Eigenschaften verleiht. ... Wären die Aminosäuren nach dem Zufallsprinzip miteinander verbunden, gäbe es immens viele Anordnungen, die für eine lebende Zelle nutzlos wären. Zieht man in Betracht, daß ein typisches Enzym aus einer Kette mit vielleicht 200 Verknüpfungen besteht und es 20 Möglichkeiten für jede Verknüpfung gibt, ist leicht zu erkennen, daß die Zahl der möglichen nutzlosen Anordnungen extrem hoch ist, höher als die Zahl der Atome in allen mit den größten Teleskopen sichtbaren Galaxien. Das gilt für nur ein Enzym, doch es gibt über 2000 davon, die im wesentlichen sehr unterschiedliche Aufgaben erfüllen. Wie ist es also zu dem, was wir sehen, gekommen?“

Hoyle fuhr fort: „Statt die verschwindend geringe Wahrscheinlichkeit zu akzeptieren, das Leben sei durch blinde Naturkräfte aufgetreten, schien es besser zu sein, anzunehmen, daß der Ursprung des Lebens ein vorsätzlicher intellektueller Akt war.“

Professor Michael J. Behe sagte: „Wer sich nicht verpflichtet fühlt, seine Nachforschungen auf intelligenzlose Ursachen zu beschränken, wird zu der aufrichtigen Überzeugung kommen, daß viele biochemische Systeme konstruiert wurden, und zwar nicht von den Naturgesetzen und auch nicht vom Zufall oder von der Notwendigkeit; sie waren vielmehr geplant. ... Das Leben auf der Erde ist, was seine elementare Basis, seine entscheidendsten Bestandteile, angeht, das Produkt eines intelligenten Wirkens.“