Chemische Evolution (Basiswissen) 06:25 min

Die Erde ist vor 4,6 Milliarden Jahren entstanden. Da sah sie wahrscheinlich so aus. Du kannst dir sicher vorstellen, dass auf dieser brodelnd heißen Erde kein Leben existierte, oder? Aber weißt du, was passieren musste, damit die Erde und das Leben sich so entwickeln konnten, wie du sie heute kennst?

In diesem Video möchte ich dir erklären, welche chemischen Prozesse ablaufen mussten, damit Leben entstehen konnte. Ich werde dir auch zeigen, wie sich erste Bakterien auf der Erde entwickelten. In diesem Film werden dir also die chemische und die frühe biologische Evolution erklärt.

Die Erde entstand vor ca. 4,6 Milliarden Jahren aus einem Gasnebel versetzt mit Staubkörnchen, der zu einem großen Gesteinsklumpen heranwuchs. Die Erdoberfläche war zunächst flüssig und heiß. Erst als die Erde abkühlte, bildete sich eine feste Kruste.

Die Atmosphäre, also der Gasmantel um die Erde herum, bestand zu dieser Zeit aus Wasserstoff, Methan, Ammoniak, Kohlenstoffmonoxid und Wasserdampf. Sie wird als Uratmosphäre bezeichnet. Es gab also keinen Sauerstoff. Leben war nicht vorhanden. Was ist also passiert?

Als die Erde weiter abkühlte kondensierte der Wasserdampf der Uratmosphäre zu Wasser. So entstanden die Urozeane, die oft auch als Ursuppe zusammengefasst werden. Sie enthielten Süßwasser und viele anorganische Verbindungen, wie z.B. Calcium-, Phosphor- und Eisenverbindungen. Das erste Leben entstand in den Urozeanen wahrscheinlich vor 4 Milliarden Jahren.

Aus den anorganischen Verbindungen im Wasser mussten also seit Entstehung der Erde organische Moleküle entstanden sein. Diese Entwicklung wird als chemische Evolution bezeichnet. Wie es dazu kommen konnte, ist bis jetzt nicht bewiesen.

Der amerikanische Chemiestudent Stanley Miller stellte zusammen mit Harold Clayton Urey 1953 in einem Versuch die Bedingungen auf der Erde vor 4 Milliarden Jahren nach.

Dafür führten sie einem Gemisch aus Wasserdampf, Ammoniak, Kohlenstoffmonoxid, Methan und Wasserstoff elektrische Ladungen zu. Man geht nämlich davon aus, dass zu dieser Zeit viele Gewitter auf der Erde stattfanden. Die Blitze lieferten viel Energie. Nach acht Tagen entstanden in der Apparatur aus anorganischen Verbindungen organische Moleküle.

Sie konnten z.B. Aminosäuren nachweisen. Sie sind die Grundbausteine der Eiweiße und damit der Lebewesen. Das Experiment wird als Miller-Urey-Experiment bezeichnet. Diese Ergebnisse zeigen, dass unter den Bedingungen der Uratmosphäre die Entstehung von organischen Molekülen möglich war.

Eine weitere Vermutung ist, dass Kometeneinschläge organische Verbindungen oder Bakterienleben auf die Erde gebracht haben. Die Frage, wie die chemische Evolution genau abgelaufen ist, bleibt also noch offen.

Fossilfunde belegen aber, dass es vor etwa 3,8 Milliarden Jahren erstes Leben auf der Erde gab. Das waren Bakterien, also einfache einzellige Lebewesen. Diese Bakterien lebten noch ohne Sauerstoff, also anaerob. Sie waren sehr lange Zeit die einzigen Lebewesen auf der Erde.

Vor ca. 2,5 Milliarden Jahren traten die Vorfahren der heutigen Cyanobakterien auf. Das waren blaugrüne Bakterien, die auch Fotosynthese betreiben konnten. Die Atmosphäre und der Urozean wurden durch sie mit Sauerstoff angereichert. Du kannst dir sicher vorstellen, dass es dadurch zu großen Veränderungen kam.

Die aeroben Bakterien waren aufgrund der Fotosynthese leistungsfähiger als die anaeroben Bakterien und setzten sich so durch. Man findet anaerobe Bakterien, heute noch in der Tiefsee oder in der Nähe von heißen Quellen, wo kein oder nur sehr wenig Sauerstoff vorkommt.

Durch die Anreicherung der Atmosphäre mit Sauerstoff entwickelten sich dann nach und nach mehrzellige Lebewesen, wie z.B. grüne Fadenalgen. Durch den erhöhten Sauerstoffanteil in der Atmosphäre konnten auch komplexe Lebewesen entstehen, die den Sauerstoff in ihrer Zellatmung effektiver für die Energiegewinnung nutzten.

Einige wichtige Aspekte zur Entstehung des Lebens auf der Erde sind noch unerforscht oder bleiben Hypothesen. Aber folgendes weißt du nun: Dafür, dass überhaupt lebende Zellen entstehen konnten, mussten aus den vorhandenen anorganischen Verbindungen zunächst organische Moleküle entstehen. Das nennt man chemische Evolution. Aus diesen organischen Verbindungen sind Bakterien, also lebende Zellen, entstanden. Sie lebten anaerob, also ohne Sauerstoff.

Später entstanden auch Bakterien, die Fotosynthese betrieben, also Sauerstoff an die Umgebung abgaben. Schließlich kam es auch zur Entstehung mehrzelliger Lebewesen. Du darfst aber nicht vergessen, dass diese Entwicklungen sehr langsam geschehen sind. Die Erde ist schon vor 4,6 Milliarden Jahren entstanden! Tschüss und bis zum nächsten Mal.