Forscher simulieren Ursprung des Lebens: Energie aus Schwarzen Rauchern!

Regensburg, Deutschland - Ein internationales Team von Mikrobiologen und Geologen hat bemerkenswerte Fortschritte in der Erforschung der Bedingungen auf der frühen Erde erzielt. Forscher der Universität Regensburg haben Laborbedingungen nachgestellt, die vor etwa vier Milliarden Jahren herrschten. Der Fokus lag dabei auf so genannten „Schwarzen Rauchern“, hydrothermalen Quellen, die am Meeresboden vorkommen. Diese Erkenntnisse wurden in der renommierten Fachzeitschrift Nature Ecology & Evolution veröffentlicht, was die Bedeutung der Studie unterstreicht.

Im Rahmen des Laborexperiments wurden Miniaturausgaben dieser „Schwarzen Raucher“, die als „Chemical Gardens“ bekannt sind, erzeugt. Die Forscher simulierten chemische Reaktionen, die am Meeresgrund ablaufen, wo Eisen mit Schwefel reagiert und daraus Eisensulfid-Minerale wie Mackinawit und Greigit sowie Wasserstoffgas (H2) entstehen. Dieses Wasserstoffgas könnte eine potenzielle Energiequelle für Mikroorganismen darstellen.

Wachstum von methanogenen Archaeen

Ein zentrales Ziel der Studie war es, zu untersuchen, ob der erzeugte Wasserstoff ausreichen würde, um das Wachstum von methanogenen Archaeen zu unterstützen. In den „Chemical Gardens“ wurde das Wachstum der Archaeen unter anaeroben Bedingungen getestet, was für den Erfolg des Projekts entscheidend war. Das Team setzte Methanocaldococcus jannaschii als Modellorganismus ein, um die Ergebnisse zu validieren.

Die Resultate waren ermutigend: Die Archaeen zeigten exponentielles Wachstum und überexprimierten Gene des Acetyl-CoA-Stoffwechsels, während sie das Wasserstoffgas als Energiequelle erfolgreich nutzten. In der Untersuchung hielt sich eine bedeutende Anzahl der Zellen in der Nähe von Mackinawit-Partikeln auf, was mit fossilen Funden übereinstimmt und auf die Bedingungen der frühen Erde verweist.

Schlussfolgerungen und Auswirkungen der Studie

Die Forschungsarbeit legt nahe, dass die chemischen Reaktionen bei der Ausfällung von Eisensulfid-Mineralen damals ausreichend Energie für das Überleben der ersten Zellen erzeugt haben könnten. Diese Form der hydrogenen Methanogenese könnte demnach die älteste bekannte Art der Energiegewinnung darstellen. Damit gewinnt die Studie nicht nur für die Mikrobiologie, sondern auch für die Geowissenschaften an Bedeutung.

Die Forschungsergebnisse stehen im Einklang mit früheren Studien, die die Rolle von Methanogenese und Energiegewinnung durch Archaeen in der Evolution des Lebens auf der Erde behandelt haben. Fachartikel, die sich mit den Mechanismen und der Evolution dieser Organismen beschäftigen, wurden unter anderem in Nature Reviews Microbiology, Genome Biology and Evolution und Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht.

Diese innovativen Erkenntnisse eröffnen neue Perspektiven für das Verständnis der Ursprünge des Lebens und der Entwicklung von Organismen in extremen Umgebungen. Weitere Details zu der Studie finden Sie in den Publikationen auf den Webseiten der Universitäten Regensburg und Mainz, sowie in der Fachliteratur.

Für zusätzliche Informationen und vertiefende wissenschaftliche Analysen siehe Universität Regensburg, Universität Mainz und Nature.