Der letzte gemeinsame Vorfahr aller lebenden Organismen (LUCA) lebte vor etwa 4,5 Milliarden Jahren, das heißt, es ist praktisch das gleiche Alter wie der Planet. Biologen kamen zu einem so unerwarteten Ergebnis, als sie die Datierung nach der Methode der "molekularen Uhr" anwendeten … Das Ergebnis wird in einem wissenschaftlichen Artikel vorgestellt, der in der Zeitschrift Nature Ecology & Evolution von einer Gruppe unter der Leitung von Davide Pisani von der Universität Bristol veröffentlicht wurde.
Die traditionelle Informationsquelle über die Entwicklung des Lebens sind natürlich Fossilien. Aber die Erde ist ein sich verändernder Planet. Erosion, Kontinentalbewegung, vulkanische Aktivität und andere geologische Prozesse löschen allmählich Spuren der Vergangenheit. Informationen über das Archean Eon (vor 4,0 bis 2,5 Milliarden Jahren) sind äußerst fragmentarisch. Außerdem ist es manchmal völlig schwierig zu verstehen, ob die gefundenen Fossilien biologischen Ursprungs sind.
Der Fossilienbestand ist jedoch nicht die einzige Informationsquelle über die Entwicklung des Lebens. Der Evolutionsbaum lebender Organismen kann nicht nur anhand ihrer Anatomie aufgebaut werden, sondern auch durch Interpretation des DNA-Codes. Die Ähnlichkeiten und Unterschiede im Genom zeigen, wie eng bestimmte Gruppen von Lebewesen verwandt sind, und ermöglichen es festzustellen, wer von wem abstammt. Dies geschieht ähnlich wie bei der Analyse von Fossilien. Nur wenn Paläontologen über eine begrenzte Anzahl externer Merkmale verfügen, die sie miteinander vergleichen können, ist die Genetik in einer besseren Position: Jedes der vielen tausend Gene kann tatsächlich als eigenständiges Merkmal betrachtet werden.
Genetische Methoden ermöglichen es, evolutionäre Ereignisse zu erzeugen und zu datieren. Es basiert auf der molekularen Uhrmethode. Sein Wesen ist im Allgemeinen einfach: Es wird angenommen, dass sich Mutationen mit der gleichen Durchschnittsrate ansammeln (obwohl es in einigen Fällen sinnvoll ist, wesentliche Änderungen dieser Regel in Betracht zu ziehen). Anhand der Anzahl der Mutationen, die zwei Evolutionszweige unterscheiden, kann man daher beurteilen, wie lange es her ist, dass sie auseinander gegangen sind.
Insgesamt stimmen die mit zwei Methoden (genomisch und paläontologisch) erzielten Ergebnisse gut überein. Dies beweist einmal mehr, dass die Wissenschaft im Allgemeinen die Geschichte des Lebens auf der Erde korrekt darstellt. In den Fällen, in denen der Fossilienbestand schlecht ist (wie zum Beispiel in der archäischen Ära), können genomische Methoden den Mangel an Wissen ausgleichen.
Pisanis Gruppe berechnete die Mutationsrate neu und baute einen evolutionären Lebensbaum auf, der sich hauptsächlich auf genomische Methoden stützte, aber auch datierte Fossilien verwendete. Die Ergebnisse sind beeindruckend.
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Denken Sie daran, dass die ältesten fossilen Spuren des Lebens 3,95 Milliarden Jahre alt sind. Dies bedeutet jedoch nicht, dass die Ergebnisse der Autoren der neuen Arbeit den paläontologischen Daten widersprechen.
Tatsache ist, dass fast alle Fossilien einer Epoche in Sedimentgesteinen vergraben sind. Die ältesten Lebensspuren beziehen sich tatsächlich auf die ältesten erhaltenen Sedimentgesteine der Erde. Das heißt, das Leben hätte viel früher existieren können, aber es gab keine geologischen Bedingungen, unter denen seine Spuren unsere Zeit erreichen konnten.
Einige andere wichtige evolutionäre Ereignisse wurden ebenfalls neu datiert. So trennten sich Bakterien und Archaeen nach Berechnungen der Autoren frühestens vor 3,4 Milliarden Jahren. Eukaryoten (zu denen insbesondere alle mehrzelligen gehören) erschienen vor etwa 1,84 Milliarden Jahren. Der letzte gemeinsame Vorfahr aller Mitochondrien (erinnern Sie sich daran, dass diese zellulären Organellen nach allgemein anerkannten Vorstellungen zuvor getrennte Organismen waren) lebte vor 2,053 bis 1,21 Milliarden Jahren.
Die sensationellsten Ergebnisse beziehen sich natürlich auf die Lebensdauer von LUCA. Sie bedeuten, dass das Leben tatsächlich im gleichen Alter wie die Erde ist, da die Entstehung des Planeten vor etwa 4,5 Milliarden Jahren endete. Bald darauf schlug Theia zu, woraufhin der Planet überhaupt keine feste Oberfläche hatte, was einen kontinuierlichen Ozean feuerspeiender Lava darstellt.
So dauerte die Bildung von Lebewesen aus primärer organischer Materie zehn, mindestens zwei- oder dreihundert Millionen Jahre. Wenn die Ergebnisse von Pisani und Kollegen bestätigt werden, müssen Experten die Frage beantworten, wie der Prozess der Geburt des Lebens so schnell abgeschlossen werden kann.
Die Wahrscheinlichkeit eines Fehlers kann jedoch noch nicht ausgeschlossen werden. Wir haben bereits erwähnt, dass die Methode der molekularen Uhr wichtige Feinheiten aufweist. Wissenschaftler haben also bewiesen, dass es in der Geschichte des Lebens Epochen gab, in denen Mutationen viel häufiger als im Durchschnitt auftraten. Darüber hinaus sind einige Teile des Genoms anfälliger für Veränderungen als andere. Darüber hinaus verfügen einige Organismen über ein Mutationskontrollsystem: Sobald sie sich unter ungünstigen Bedingungen befinden, beschleunigen sie gezielt die Mutagenese "in der Hoffnung", eine neue Eigenschaft zu erhalten, die es ihnen ermöglicht, sich an eine neue Umgebung anzupassen. So entwickeln beispielsweise Bakterien eine Antibiotikaresistenz.
Natürlich berücksichtigen Biologen mit der Methode der molekularen Uhr all diese Nuancen. Aber niemand kann garantieren, dass es immer noch keinen Faktor gibt, der die Datierungsergebnisse verzerrt. Experimentatoren überraschen heutzutage eine nach der anderen, und die molekularen Grundlagen des Lebens sind immer komplexer als wir es uns vorgestellt haben.
Anatoly Glyantsev
