Hydrothermale Quellen als Ursprung des Lebens werden infrage gestellt

Wenn man eine Wissenschafterin oder einen Wissenschafter fragt, wie das Leben auf der Erde entstanden ist, beginnt die Erklärung meist an einem von zwei Orten:

Ein warmer, mineralreicher Tümpel auf der Oberfläche unseres jungen Planeten.

Oder eine Tiefseequelle, die warmes, wasserstoffreiches Fluid durch den Meeresboden presst.

Beide Erzählungen sind ausgesprochen fesselnd. Doch nach einer provokanten neuen Einschätzung des Geochemikers Benjamin Tutolo von der University of Calgary ist nur eine davon tatsächlich plausibel.

Tutolos Perspektive wurde nun in der begutachteten Fachzeitschrift PNAS veröffentlicht.

„Hypothesen, wonach hydrothermale Quellen der Ursprung des Lebens waren, sind so tief in unserer Kultur verankert, dass viele von uns sie nicht mehr hinterfragen“, sagte Tutolo gegenüber ScienceAlert.

„Ich habe sogar ein Kinderbuch, das ich meinen Kindern früher vorgelesen habe und das hydrothermale Quellen als den Ort nennt, an dem das Leben entstanden ist.“

Den vorliegenden Belegen zufolge hält Tutolo es jedoch für höchst unwahrscheinlich, dass das Leben an hydrothermalen Quellen seinen Anfang nahm.

„Dafür müssten diese Systeme auf eine Weise funktionieren, von der wir wissen, dass sie es nicht tun – und das ist offensichtlich ein grundlegendes Problem“, sagte er.

Diese Kritik könnte für Aufsehen sorgen.

Erst in diesem Jahr kam eine Übersichtsarbeit zu dem Schluss, dass Tiefsee-Hydrothermalquellen und ihre mögliche Rolle beim Ursprung des Lebens weiterhin „eine beständige Hypothese im Wettlauf um das Verständnis dafür sind, wie aus den extremen Bedingungen unseres jungen Planeten lebende Zellen hervorgingen“.

Tutolo stimmt zu, dass diese Hypothese über die Jahre beständig geblieben ist. Seiner Ansicht nach passt sie jedoch nicht mehr zu den aktuellen Erkenntnissen.

Heute wissen wir, dass diese Tiefseequellen weder so alkalisch noch so schwefelreich sind, wie früher angenommen wurde.

Auch über das Aussehen der Ozeane der Erde vor fast vier Milliarden Jahren, als das Leben erstmals auftauchte, ist inzwischen mehr bekannt.

„Veraltete Annahmen über die Chemie der urzeitlichen Ozeane scheinen dabei eine Rolle gespielt zu haben“, erklärte er ScienceAlert.

„Viele Hypothesen zu Quellen konzentrieren sich beispielsweise auf Sulfidminerale als Wegbereiter ursprünglicher Stoffwechselvorgänge. Doch alkalische Quellfluide, das sie umgebende Gestein und die urzeitlichen Ozeane wären allesamt im Wesentlichen schwefelfrei gewesen.“

Warum hydrothermale Quellen als Ursprung des Lebens infrage stehen

Darüber hinaus könnten die starken Protonengradienten, die für die Hypothese eines Lebensursprungs an alkalischen Quellen erforderlich sind, dort ebenfalls nicht vorhanden gewesen sein.

Man ging davon aus, dass der Unterschied im Säuregrad zwischen dem frühen Ozean und den alkalischen Quellen als natürliche chemische Batterie wirkte. Sie hätte Reaktionen antreiben können, aus denen schliesslich Leben entstanden wäre.

Die stark alkalischen Werte wurden allerdings gemessen, nachdem Quellfluide an die Oberfläche gelangt und abgekühlt waren. Bei den Temperaturen und Drücken hydrothermaler Quellen sind diese Fluide deutlich weniger alkalisch.

„Diese Probleme sind so grundlegend, dass Hypothesen zu hydrothermalen Quellen als Ursprung des Lebens wieder ganz von vorne durchdacht werden müssen“, sagte Tutolo.

„Sie alle beruhen auf einer ähnlichen Reihe von Annahmen, und diese Arbeit zeigt, dass diese Annahmen fehlgeleitet sind.“

Warum hat sich diese Hypothese trotz der wachsenden gegenteiligen Belege so lange gehalten?

Tutolo zufolge ist Wunschdenken ein Teil des Problems.

Als Menschen in den 1970er-Jahren erstmals hydrothermale Quellen am tiefen Meeresboden sahen, überraschte sie, dass die dunklen und unwirtlichen Lebensräume voller Leben waren.

In den darauffolgenden Jahrzehnten stellten Forschende die Hypothese auf, dass extreme Umgebungen wie diese einst das Leben auf unserem Planeten hervorgebracht haben könnten.

Im Jahr 2000 entdeckten Forschende dann das Hydrothermalfeld Lost City nahe dem Mittelatlantischen Rücken.

Die hohen Karbonatschlote dieses Ortes schienen eine vergleichsweise warme, alkalische und wasserstoffreiche Umgebung zu beherbergen.

Genau in einem solchen Lebensraum vermuteten einige Wissenschafterinnen und Wissenschafter die ersten Lebensformen der Erde.

Lost City und die Hypothese alkalischer Quellen

Die Hypothese, dass das Leben an alkalischen Quellen entstand, gewann rasch an Bedeutung. Laut Tutolo entfernte sie sich dabei jedoch von der Realität.

„Es dauerte viele Jahre und zahlreiche Expeditionen auf See, bis viele der chemischen Eigenschaften des Lost-City-Systems detailliert dokumentiert waren“, sagte Tutolo.

„In der Zwischenzeit entwickelten sich Hypothesen zu alkalischen Quellen parallel weiter und wurden zunehmend unvereinbar mit dem Lost-City-System und seinen Gegenstücken auf der urzeitlichen Erde.“

Nach Tutolos Auffassung haben im Laufe der Jahre nur wenige Geowissenschafterinnen und Geowissenschafter die Hypothese alkalischer Quellen kritisch geprüft. Stattdessen hätten sie die Ideen als gegeben akzeptiert.

Er hält Seeumgebungen für den wahrscheinlichsten Entstehungsort des ersten Lebens auf der Erde.

Verdunstende Seen als möglicher Entstehungsort des Lebens

Auch bei dieser Hypothese bleiben, wie er einräumt, mehrere Fragen offen. Studien hätten jedoch gezeigt, dass die Chemie zur Bildung von RNA, Proteinen und Lipiden in austrocknenden Teichen oder Seen vollständig ablaufen könnte.

Tutolo vermutet, dass die Suche nach Hinweisen auf hydrothermale Quellen auf dem Mars oder auf eisigen Monden nicht unbedingt die beste Strategie ist, wenn wir Leben auf anderen Planeten finden wollen.

„Es schmerzt mich, das zu sagen, weil ich grundsätzlich ein optimistischer Mensch bin, aber ich denke, diese Arbeit zeigt, dass wir hinsichtlich der Aussichten auf Leben anderswo im Universum viel pessimistischer sein sollten“, sagte Tutolo gegenüber ScienceAlert.

„Allerdings könnten verdunstende Seen auf den Oberflächen von Planeten und Monden vorkommen. Die Erde ist also nicht der einzige Ort, an dem Leben entstehen könnte.“

Es gibt also weiterhin Hoffnung.

Die Perspektive wurde in PNAS veröffentlicht.

Dieser Artikel wurde von Fiona MacDonald auf Fakten geprüft und von Fiona MacDonald redigiert. Wir sind zwar stolz auf unseren Prozess, aber wir sind nur Menschen. Falls Ihnen ein Fehler auffällt, lassen Sie es uns bitte wissen.