Forscher entdecken neue Spuren zum Ursprung des Lebens

Seit Jahrzehnten versuchen Experten zu erklären, wie sich einfache Zellen zu den komplexen Organismen entwickelten, aus denen Pflanzen, Tiere und Pilze bestehen.

Während Charles Darwins Evolutionstheorie beschreibt, wie sich Arten im Laufe der Zeit verändern, sind die tieferen Ursprünge komplexer Zellen bislang schwerer zu bestimmen geblieben.

Nun glauben Forscher der University of Texas at Austin, wichtige Erkenntnisse über die uralten Mikroben gewonnen zu haben, die möglicherweise den Weg für komplexes Leben bereitet haben.

Ihre Ergebnisse konzentrieren sich auf Mitochondrien – die Strukturen innerhalb von Zellen, die für die Energieproduktion verantwortlich sind und oft als „Kraftwerke der Zelle“ bezeichnet werden.

Sauerstoff und Evolution

Lebewesen werden grob in zwei Hauptzelltypen unterteilt. Eukaryoten besitzen innere Kompartimente wie einen Zellkern und Mitochondrien, während Prokaryoten, darunter Bakterien und Archaeen, diese Strukturen nicht aufweisen.

Komplexe Lebensformen bestehen aus eukaryotischen Zellen.

Wissenschaftler gingen lange davon aus, dass diese Zellen entstanden, als eine uralte archaeale Zelle, bekannt als Asgard-Archaeon, ein Bakterium aufnahm, das sich später zu Mitochondrien entwickelte.

Frühere Forschungen deuteten darauf hin, dass diese Archaeen in Umgebungen mit wenig oder ganz ohne Sauerstoff lebten.

Das Team der University of Texas berichtet jedoch über Hinweise darauf, dass einige Asgard-Archaeen Sauerstoff tolerieren oder sogar nutzen können.

Gegenüber IFLScience sagte der Leiter der Studie, Brett Baker:

„Eine der großen Fragen in der Biologie und in der Evolution des Lebens auf unserem Planeten ist, welche Ereignisse zur Entstehung komplexen Lebens (Pflanzen und Tiere) geführt haben. Diese Studie liefert neue Hinweise auf die Lebensweise unserer mikrobiellen Vorfahren, und wir glauben, dass sie – wie wir – Sauerstoff atmen konnten!“

Genetische Erweiterung

Die Forscher untersuchten genetisches Material aus flachen Küstensedimenten, wo sie mikrobielle Wechselwirkungen beobachteten, die jenen ähneln, von denen angenommen wird, dass sie die Entstehung eukaryotischer Zellen ausgelöst haben.

Nach Angaben des Teams hat ihre Sequenzierungsarbeit die Zahl der bekannten Genome, die mit diesen Archaeen in Verbindung stehen, erheblich erweitert.

Die Autorin Kathryn Appler sagte:

„Diese umfangreiche Sequenzierungsarbeit hat die Anzahl der Genome der bislang engsten bekannten archaealen Verwandten des Wirts, aus dem die Eukaryoten hervorgingen, nahezu verdoppelt und bietet damit einen umfassenderen Einblick in ihre Ökologie und ihren Stoffwechsel.“

Baker fügte hinzu:

„Die meisten heute lebenden Asgards wurden in sauerstofffreien Umgebungen gefunden. Doch es stellt sich heraus, dass diejenigen, die am engsten mit den Eukaryoten verwandt sind, an Orten mit Sauerstoff leben – etwa in flachen Küstensedimenten oder frei schwebend in der Wassersäule – und sie verfügen über zahlreiche Stoffwechselwege, die Sauerstoff nutzen. Das deutet darauf hin, dass auch unser eukaryotischer Vorfahr diese Prozesse besaß.“

Quellen: IFLScience, University of Texas at Austin