Das Problem der Entstehung des Lebens auf der Erde beruht auf komplexen chemischen und physikalischen Fragen. Es ist also nicht ganz klar, was die Energie für die ersten Reaktionen lieferte, die zur Bildung der ersten organischen Verbindungen führten. Vielleicht war es dieselbe Substanz, die in den Leuchtstoffen alter Fernseher verwendet wurde.
Eine neue Hypothese legt nahe, dass das Leben auf der Erde unter den Bedingungen der "nicht-biologischen Photosynthese" entstand: Die Energie des Sonnenlichts wurde von Zinksulfid eingefangen, das sie abgab, indem organische Verbindungen aus Kohlendioxid und Wasser synthetisiert wurden
1953 führten Stanley Miller und Harold Ury Experimente durch, die heute zu wahren Klassikern geworden sind. Der 22-jährige Miller und sein Vorgesetzter Yury waren entschlossen, Alexander Oparins Hypothese der „chemischen Evolution“zu testen. Sein Wesen liegt darin, dass die Bedingungen, die auf der jungen Erde herrschten (häufige Gewitter mit Blitzen, ziemlich hohe Temperaturen usw.), zum Auftreten lebensnotwendiger organischer Moleküle aus den einfachsten anorganischen Verbindungen (Mischungen aus Wasserdampf, Methan, Ammoniak, Kohlenmonoxid und Wasserstoff).
Und tatsächlich zeigte ein Experiment zur Reproduktion dieser Bedingungen im Labor, dass bald 10-15% des im System vorhandenen Kohlenstoffs in organische Form in Form von einfachen Aminosäuren, Zuckern, Lipiden und stickstoffh altigen Basen übergehen (Bestandteil von Nukleinsäuren). Natürlich gibt es einen Abgrund zwischen dieser einfachen organischen Materie und selbst dem einfachsten lebenden Organismus. Aber der erste Schritt ist getan – und um den Rest streiten sich die Wissenschaftler seither, und das nicht ohne Ergebnis. So wurde gezeigt, dass aus den Produkten der Miller-Urey-Reaktion unter Bedingungen, die die Bedingungen auf der Erde vor 4,5 Milliarden Jahren simulieren, komplexere Moleküle erh alten werden können, darunter die Aminosäure Serin, der Zucker Ribose, die stickstoffh altige Base Adenin; und aus ihrer Mischung - der "universelle Energieträger" der lebenden Zelle ATP. Und so weiter.
Insbesondere werden verschiedene Hypothesen darüber aufgestellt, wo genau diese Prozesse stattfinden könnten und welche Bedingungen dazu beitragen könnten. Als „erfolgversprechend“gelten zum Beispiel poröse Ablagerungen (die eine große Oberfläche und gleichzeitig praktische natürliche „Reagenzgläser“für Reaktionen schaffen) in warmem Flachwasser. Und eine weitere Studie zur Entwicklung dieses klassischen Experiments wurde von Wissenschaftlern aus Russland und den Vereinigten Staaten unter der Leitung von Armen Mulkidjanian und Mikhail Galperin durchgeführt. Ihrer Meinung nach könnten poröse Strukturen mit natürlicher "photosynthetischer Aktivität" zur wahren Wiege des Lebens werden.
Dies sind Strukturen, die an die heutigen Hydrothermalquellen der Tiefsee erinnern, die mit Zinksulfid (Phosphor) gesättigt sind. Wissenschaftlern zufolge könnte sich Zinksulfid bei einem höheren Druck, der durch die Erdatmosphäre erzeugt wurde, die damals hauptsächlich aus Kohlendioxid bestand, auch in seichtem Wasser ablagern, wo es auch von Sonnenstrahlen beeinflusst und mit dessen gesättigt werden könnte Energie.
„Die Komplexität des Problems des Ursprungs des Lebens“, sagt Mulkidzhanyan, „besteht darin, dass man eine Reihe von Fragen beantworten muss, um es zu lösen. Wir beantworten die Frage nach der „Energieversorgung“dieses Prozesses.“
Laut dem Wissenschaftler war der Ausgangspunkt für Diskussionen über den Prozess der chemischen Evolution der Moment, als Experten sich fragten, wie genau das Miller-Urey-Experiment die Bedingungen einer jungen Erde reproduzierte. Wir haben bereits darüber gesprochen, was einige für absolut notwendig h alten, um ihnen eine hohe vulkanische Aktivität hinzuzufügen („Volcanic Life“). Mulkidzhanian hingegen konzentriert sich auf die Zusammensetzung der frühen Atmosphäre. In den Miller-Urey-Experimenten umfasste es Methan, Wasserstoff, Ammoniak und Wasserdampf – in der Sprache der Chemie war es reduzierend, im Gegensatz zu modernem oxidierendem, und enthielt erhebliche Mengen an Sauerstoff.
Heute gibt es Beweise dafür, dass die Atmosphäre in jenen Jahren tatsächlich neutral war, der Löwenanteil bestand aus Kohlendioxid mit geringen Mengen an Stickstoff und Wasserstoff (wie die Atmosphäre des modernen Mars). Unter solchen Bedingungen führt jedoch die Wiederholung des Miller-Urey-Experiments (unter anderem von Stanley Miller selbst durchgeführt) nicht zum Auftreten von Aminosäuren. Infolgedessen schienen wir nicht mehr genügend Beweise zu haben, um über das Auftreten der "Bausteine des Lebens" als Ergebnis der chemischen Evolution zu sprechen. Aber diese Theorie ist zu harmonisch, logisch und konsistent, um so einfach aufgegeben zu werden.
Hier kommt Zinksulfid Wissenschaftlern zu Hilfe. „Wenn man viel Kohlendioxid hat“, erklärt Mulkidzhanyan, „um komplexere organische Substanzen zu erh alten, muss man es reduzieren, und dafür braucht man ein Reduktionsmittel – eine Elektronenquelle.“Seiner Meinung nach ist es gerade die einzigartige Fähigkeit von Zinksulfid, Strahlungsenergie zu speichern, die es zu einem Schlüsselbestandteil nicht nur in der Zusammensetzung eines Leuchtstoffs für industrielle Zwecke macht, sondern einst auch in einer Reihe von Elementen, die zur Entstehung geführt haben des Lebens. Er sammelte die Energie der auf ihn fallenden UV-Strahlen der Sonne und gab sie dann im Zuge von Reduktionsreaktionen mit Kohlendioxid ab. Mit einem Wort, er tat ungefähr dasselbe wie Pflanzen bei der Photosynthese.
Zur Stützung ihrer Hypothese führen Mulkidzhanyan und Galperin die Tatsache an, dass moderne lebende Zellen wirklich große Mengen an Zink verbrauchen, auch in Kombination mit Proteinen, DNA und RNA. Darüber hinaus kommt Zn häufiger in jenen Proteinen vor, die als die "evolutionär ältesten" gelten. Wissenschaftlern zufolge bestätigt dies indirekt, dass Leben in einer „reichen Zink“-Umgebung entstanden sein muss, obwohl sie zugeben, dass ihre Idee weiterer Tests bedarf.
