In dieser Artikelserie widmen wir uns den Kleinen. Den ganz Kleinen. Den dermassen Kleinen, dass wir Menschen Jahrtausende lang in Unwissenheit über ihre Existenz lebten. Bis Mitte des 17. Jahrhunderts war uns nicht bewusst, in welchem Ausmass die Erde von Organismen dominiert wird, mit denen wir von allen Erdbewohnern am allerwenigsten gemeinsam haben. Aus ihrer Perspektive ist der Mensch nicht mehr als ein Mitbewohner, der bald wieder auszieht und die Bühne der Erdgeschichte verlässt; denn sie waren nicht nur lange vor uns hier- sie werden es auch lange nach uns noch sein. Sie sind die unbestrittenen Hauptmieter.
Die Rede ist - wie Sie vielleicht bereits erahnen - von Mikroorganismen. Dazu gehören Bakterien, viele Pilze und Algen, einzellige Tiere und die fremdartig klingende Gruppe der Archaeen. Wir werden uns ausserdem mit dem Phänomen der Viren auseinandersetzen.
Die richtige Perspektive
Um zu verstehen, woher Mikroorganismen kommen, was sie tun und warum sie wichtig sind, wollen wir uns erst einen zeitlichen Überblick verschaffen. Alles beginnt mit einem lauten Knall. Vor 5 Milliarden Jahren explodiert irgendwo in unserer Galaxie – der Milchstrasse - ein Stern, und schleudert dabei massig Gas, Staub und Energie ins All. Daraus formt sich unter enormen Kräften und über Millionen von Jahren unser Sonnensystem, inklusive dem Planeten Erde.
Nach einer anfänglichen Erhitzung auf 2000°C, dem Schmelzpunkt von Eisen, bildet sich der Erdkern. Als es allmählich wieder kühler wird, verlangsamt sich die Teilchengeschwindigkeit der erdnahen Gase und deren Diffusion ins All. Zusammen mit unzähligen Vulkaneinschlägen begünstigt dies den Aufbau einer stabilen Atmosphäre. Sie enthält noch keinen Sauerstoff, sondern setzt sich aus Wasserstoff und Helium, gefolgt von Methan, Ammoniak und einigen Edelgasen zusammen.
Die Evolution zum Leben hin
Während den ersten 600‘000‘000 Jahren ist die Erde steril, da lebt nichts. Wie genau das Leben auf der Erde begonnen hat, wissen wir nicht genau.
In der Urathmosphäre könnten UV-Strahlung der Sonne und Blitzeinschläge dazu beigetragen haben, den Prozess der chemischen Evolution ins Rollen zu bringen. Dieser beschreibt die Bildung all jener Moleküle, die für die Entstehung von Leben notwendig sind. Das wohl bekannteste Experiment, das diesen Vorgang zu simulieren versucht, ist jenes von Stanley Miller und Harold Clayton 1953. In einer eigens zusammengemischten, hypothetischen Uratmosphäre konnten sie durch das Anlegen einer Spannungsquelle – analog zur Energie aus Blitz und UV – die Bildung von organischen Molekülen wie Amino-, Carbon-, und Fettsäuren nachweisen.
Obwohl Experten heute an der Miller-Urey-Atmosphäre zweifeln, so bewiesen die beiden doch, dass die Bausteine des Lebens prinzipiell aus toter Materie hervorgehen können.
Ein weiteres mögliches Szenario wähnt den Ursprung des Lebens auf dem Grund des Ozeans. An hydrothermalen Quellen, aus denen heisses Wasser, Gase und Mineralien strömen, leben heute die ältesten uns bekannten Lebewesen, die Archaeen. Sie sind ein Indiz dafür, dass sich dort vor rund 3.5 Mrd. Jahren erst einfache Moleküle und dann allmählich erste Zellen entwickelt haben könnten.
Leben zeigt sich dabei als ein sich langsam entwickelndes Phänomen, dessen allerfrühste Ausprägungen wir uns weitaus primitiver als die heutigen vorstellen müssen.
Quellen
Buch: Brock Biology of Microorganisms 13th Edition
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