Die Bausteine des Lebens können und haben sich unter den richtigen Bedingungen spontan zusammengesetzt. Das nennt man spontane Erzeugung oder Abiogenese. Natürlich bleiben uns viele Details verborgen, und wir wissen einfach nicht genau, wie das alles passiert ist. Oder wie oft es passieren könnte.
Die Weltreligionen haben natürlich unterschiedliche Vorstellungen davon, wie das Leben aussah, und sie berufen sich auf die magischen Hände verschiedener übernatürlicher Gottheiten, um alles zu erklären. Aber diese Erklärungen, während bunte Geschichten, lassen viele von uns unzufrieden. "Wie ist das Leben entstanden?" Ist eine der zwingendsten Fragen des Lebens und eine, mit der sich die Wissenschaft ständig auseinandersetzt.
Tomonori Totani ist ein Wissenschaftler, der diese Frage für zwingend hält. Totani ist Professor für Astronomie an der Universität von Tokio. Er hat ein neues Papier mit dem Titel "Entstehung des Lebens in einem inflationären Universum" geschrieben. Es wurde in Nature Scientific Reports veröffentlicht.
Die Arbeit von Prof. Totani stützt sich stark auf einige Konzepte. Das erste ist das enorme Alter und die Größe des Universums, wie es sich im Laufe der Zeit aufgeblasen hat und wie wahrscheinlich es ist, dass Ereignisse eintreten. Der zweite ist RNA; Insbesondere, wie lang eine Kette von Nukleotiden sein muss, um „eine sich selbst replizierende Aktivität zu erwarten“, wie es in dem Papier heißt.
Totanis Arbeit befasst sich wie fast alle Arbeiten zur Abiogenese mit den Grundkomponenten des Lebens auf der Erde: RNA oder Ribonukleinsäure. DNA legt die Regeln fest, wie einzelne Lebensformen Gestalt annehmen, aber DNA ist viel komplexer als RNA. RNA ist immer noch um Größenordnungen komplexer als die rohen Chemikalien und Moleküle, die im Weltraum oder auf der Oberfläche eines Planeten oder Mondes gefunden werden. Aufgrund seiner Einfachheit im Vergleich zu DNA ist es jedoch wahrscheinlicher, dass es über die Abiogenese auftritt.
Es gibt auch eine Evolutionstheorie, die besagt, dass DNA zwar die Anweisungen zum Aufbau eines Organismus enthält, aber die RNA die Transkription von DNA-Sequenzen reguliert. Es wird als RNA-basierte Evolution bezeichnet und besagt, dass RNA der natürlichen Selektion nach Darwin unterliegt und auch vererbbar ist. Dies ist einer der Gründe für die Betrachtung von RNA vs. DNA.
RNA ist eine Kette von Chemikalien, die als Nukleotide bekannt sind. Einige Untersuchungen zeigen, dass eine Kette von Nukleotiden mindestens 40 bis 100 Nukleotide umfassen muss, lange bevor das sich selbst replizierende Verhalten, das als Leben bezeichnet wird, existieren kann. Im Laufe der Zeit können genügend Nukleotide eine Kette bilden, um diese Längenanforderung zu erfüllen. Aber die Frage ist, gab es genug Zeit im Leben des Universums? Nun, wir sind hier, also muss die Antwort ja sein, nicht wahr?
Aber warte. In einer Pressemitteilung, in der dieses neue Papier angekündigt wird, heißt es: „Aktuelle Schätzungen gehen davon aus, dass eine magische Zahl von 40 bis 100 Nukleotiden in dem Raumvolumen, das wir als beobachtbares Universum betrachten, nicht möglich gewesen wäre.“
Der Schlüssel hier ist der Begriff "beobachtbares Universum".
"Das Universum hat jedoch mehr zu bieten als das Beobachtbare", sagte Totani. „In der heutigen Kosmologie ist man sich einig, dass das Universum eine Phase schneller Inflation durchgemacht hat, die eine riesige Expansionsregion jenseits des Horizonts dessen erzeugt, was wir direkt beobachten können. Die Berücksichtigung dieses größeren Volumens in Abiogenesemodellen erhöht die Lebenserwartung enorm. “
Unser Universum entstand während des Urknalls, eines einzigen Inflationsereignisses. Laut Totanis Artikel umfasst unser Universum wahrscheinlich mehr als 10100 Sonnenähnliche Sterne “, während das beobachtbare Universum nur etwa 10 Sextillionen enthält (1022) Sterne. Wir wissen, dass das Leben mindestens einmal stattgefunden hat, daher ist es nicht ausgeschlossen, dass die Abiogenese mindestens einmal erneut aufgetreten ist, auch wenn die Chancen unendlich gering sind.
Laut Statistik sollte die Materiemenge im beobachtbaren Universum nur RNA produzieren können, die 20 Nukleotide lang ist und deutlich unter der Zahl von 40 bis 100 liegt. Aber wegen der schnellen Inflation ist ein Großteil des Universums nicht beobachtbar. Es ist einfach zu weit weg, als dass Licht seit dem Urknall uns erreichen könnte. Wenn Kosmologen die Anzahl der Sterne im beobachtbaren Universum mit der Anzahl der Sterne im nicht beobachtbaren Universum addieren, ergibt sich eine Zahl von 10100 Sonnenähnliche Sterne. Das heißt, es ist viel mehr Materie im Spiel, und die abiogene Bildung von ausreichend langen RNA-Ketten ist nicht nur möglich, sondern wahrscheinlich oder sogar unvermeidlich.
In seiner Arbeit gibt Professor Totani die grundlegende Beziehung an, die untersucht wird. „Hier wird eine quantitative Beziehung zwischen der minimalen RNA-Länge abgeleitetlMindest Es muss das erste biologische Polymer sein und die Universumsgröße, die erforderlich ist, um die Bildung einer so langen und aktiven RNA durch zufällige Zugabe von Monomeren zu erwarten. “
Wird es verwirrend? Hier ist eine hoffentlich übersichtlichere Zusammenfassung.
"Wenn daher in Zukunft außerirdische Organismen mit einem anderen Ursprung als auf der Erde entdeckt werden, würde dies einen unbekannten Mechanismus implizieren, der die Polymerisation von Nukleotiden viel schneller als zufällige statistische Prozesse ermöglicht."
Professor Tomonori Totani, Universität Tokio
Das Universum ist größer als sein beobachtbarer Anteil und enthält wahrscheinlich 10100 Sonnenähnliche Sterne. Damit die Wahrscheinlichkeit einer abiotischen Erzeugung von RNA auf einem erdähnlichen Planeten gleich 1 oder eins ist, muss die minimale Nukleotidlänge weniger als etwa 20 Nukleotide betragen, was viel kleiner ist als das ursprünglich angegebene Minimum von 40 Nukleotiden.
Wissenschaftler glauben jedoch nicht, dass RNA mit einer Länge von nur 20 Nukleotiden sich selbst replizieren kann, zumindest nicht aus unserer Sicht als Beobachter des irdischen Lebens. Wie Totani in seiner Arbeit sagt: "Wenn daher in Zukunft außerirdische Organismen anderen Ursprungs als auf der Erde entdeckt werden, würde dies einen unbekannten Mechanismus bei der Arbeit implizieren, um Nukleotide viel schneller als zufällige statistische Prozesse zu polymerisieren."
Was wäre das für ein Prozess?
Wer weiß, aber dies ist wahrscheinlich ein Wendepunkt, an dem sich Menschen des Glaubens einschalten und sagen können: „Warum Gott natürlich?“.
Totanis Arbeit hat keineswegs eine Antwort geliefert. Aber wie viele wissenschaftliche Arbeiten hilft es, die Frage zu verfeinern, und lädt andere ein, sie zu studieren.
"Wie viele in diesem Forschungsbereich bin ich von Neugier und großen Fragen getrieben", sagte Totani. „Wenn ich meine jüngsten Untersuchungen zur RNA-Chemie mit meiner langen Geschichte der Kosmologie kombiniere, stelle ich fest, dass es einen plausiblen Weg gibt, wie das Universum von einem abiotischen (leblosen) Zustand zu einem biotischen Zustand übergegangen sein muss. Es ist ein aufregender Gedanke und ich hoffe, dass die Forschung darauf aufbauen kann, um die Ursprünge des Lebens aufzudecken. "
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