PHS181 – Leben mit der Energie der Sonne

Wissenschaft erzählt: Der Biochemiker Gottfried Schatz spricht über die Herausforderung für Lebewesen, die Energie des Sonnenlichts nutzbar zu machen. Eine akustische Reise vom Beginn des Lebens, über Krisen, Gift und Atmung zu Zellen mit Mitochondien.

Ob auf der Erde Leben entstehen konnte, oder ob es entstehen musste, darüber sind sich Wissenschafter ziemlich einig: Es musste entstehen. Die Chance, dass es entstehen konnte, war gering, aber da das “Experiment”, wie Gottfried Schatz es nennt, so oft und so lange durchgeführt wurde – nämlich die passenden Moleküle zu bilden – war es nur eine Frage der Zeit, bis Leben entstand.

Die Moleküle des Lebens sind im Vergleich zu vielen anderen chemischen Verbindungen sehr komplex. Um diese Komplexität zu behalten und um alle notwendigen Lebensaktivitäten aufrechtzuerhalten, brauchen lebende Zellen viel Energie. Mit dieser Energie wird in ihrer Umgebung “Unordnung” erzeugt: Wärme. Die große Frage ist, woher die Energie kommt.

Erste Einzeller verwendeten Energie der Erde, die sie von anderen bereits gebildeten Molekülen im Ozean erhielten. Nachdem diese Energiequelle aufgebraucht war, begannen einige von ihnen, das Licht der Sonne zu nutzen. Die Photosynthese begann, bei der als Abfallprodukt Sauerstoff entsteht, ein für die meisten damals existierenden Einzeller giftiges Gas. Die erste Umweltkatastrophe fand statt. Ihr entkamen einige wenige Einzeller, indem sie die Atmung entwickelten. Mit Hilfe von Sauerstoff werden Überreste von sonnenlichtessenden Einzellern der Umgebung “veratmet”, es entsteht dabei Energie. Sehr viel Energie, die es nun ermöglicht, komplexere Aufgaben des Lebens zu bewältigen.

Der “große Wurf” gelang dem “Konzept Leben”, als Einzeller, die sich nur wenig Energie durch Gärung erarbeiten konnten, Einzeller, die die Atmung beherrschten, in eine symbiotische Lebensgemeinschaft einluden. Sie sind als “Zellkraftwerke” auch heute noch in jeder Zelle enthalten und werden “Mitochondrien” genannt. Durch diese Symbiose entstanden Zellen, die eigentlich aus zwei Lebewesen bestanden. Die Mitochondrien brachten ihr eigenes Erbgut mit.

Das von Gottfried Schatz maßgeblich entdeckte Erbmaterial in den Mitochondrien wird übrigens nur von der Mutter an das Kind weitergegeben und ermöglicht so zum Beispiel die Rückführung der Abstammung des modernen Menschen auf nur wenige Urmütter, die in Afrika gelebt haben.

Pflanzenzellen entstanden durch eine zweifache Symbiose. Einerseits durch die Einladung von “Gästen”, die die Atmung beherrschen (Mitochondrien), andererseits durch die Einladung von “Gästen”, die die Umwandlung von Sonnenlicht durch Photosynthese beherrschen (Chloroplasten).

Interviewpartner:
Prof. Dr. Gottfried Schatz
Biozentrum der Universität Basel

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