2015-08-21

Ist unser Leben außerirdisch?

Die Panspermie-Hypothese über den Ursprung irdischen Lebens. Sind wir allein im All? Um das zu klären, suchen wir seit Jahrzehnten nach außerirdischem Leben. Manche Wissenschaftler meinen jedoch, dass wir es längst gefunden haben – auf unserem eigenen Planeten. Denn der Panspermie-Hypothese nach kam das irdische Leben einst aus dem Weltall.

Panspermie: Können "Samen des Lebens" aus dem Weltall auf die Erde gelangt sein?
© NASA / NIAID
Ein Exoplanet nach dem anderen stellt sich als lebensfreundlich heraus. Währenddessen zeigen Mikroorganismen auf der Erde, dass sie auch unter den unwirtlichsten Bedingungen und möglicherweise auch auf fremden Planeten überleben können. Auch die Grundbausteine des Lebens kommen vielerorts im Universum vor. Könnte sich Leben also auch woanders als auf der Erde entwickelt und erst danach hier Wurzeln geschlagen haben?

Saat des Lebens im ganzen Universum?

Brachten Kometen oder Asteroiden die ersten Lebensbausteine auf unseren Planeten? Nach der Panspermie-Theorie schon. Ihre Vertreter glauben, dass das Leben von außerhalb auf die Erde kam – aus dem Weltall. Der Begriff Panspermie hat griechische Wurzeln und lässt sich in etwa mit "Samen überall" oder "All-Saat"übersetzen.

Dazu müssten Lebewesen erstens eine lange Reise durch den Weltraum überleben können, ihren Weg auf die Erde finden und diese Landung auch überleben. Das klingt zunächst abwegig – ist aber nicht völlig unmöglich. Die geeignetsten Kandidaten dafür sind Mikroorganismen. Wie überraschend widerstandsfähig einige dieser Lebensformen sind, haben Wissenschaftler erst innerhalb der letzten 50 Jahre herausgefunden, und noch immer liefern Mikroben Überraschungen.

Überlebenskünstler: Das Bakterium Deinococcus radiodurans
© Michael Daly, Uniformed Services University / gemeinfrei
Überleben unter Weltraumbedingungen Auch unter den scheinbar lebensfeindlichsten Bedingungen überleben noch Bakterien, ob in größter Hitze, bitterer Kälte, gesättigter Salzlauge oder kilometertief im Boden. Einige der extremsten Orte der Erde liefern Bedingungen, die mit fremden Himmelskörpern vergleichbar sind. Den Boden auf dem Mars etwa vergleichen Forscher mit den eisigen Trockentälern der Antarktis – und auch dort finden sich Mikroorganismen.

Allerdings wären Mikroorganismen im All der harten UV-Strahlung ungeschützt ausgesetzt – ihr kann normalerweise kein Organismus lange standhalten. Eine Ausnahme bildet allerdings der Überlebenskünstler Deinococcus radiodurans: Dieses Bakterium übersteht selbst die tausendfache Dosis an ionisierender Strahlung, die für einen Menschen tödlich wäre. Auch eingehüllt in einen Kometenkern und damit sicher vor Strahlung erhöhen sich die Überlebenschancen und damit auch die Möglichkeit zur Panspermie deutlich.

Kometen als Transporteure 

Leben, oder zumindest Überleben, wäre also für entsprechend angepasste Arten auch auf dem Mars oder eingefroren in Kometen denkbar. Doch wie sollte ein winziges Bakterium die Reise von einem Planeten zum nächsten oder gar zu einem anderen Sternensystem antreten? Ein mögliches Transportmittel wären Kometen: So wie sie vielleicht die Moleküle des Lebens lieferten, sollen sie auch lebende Mikroorganismen befördern können.

Dafür sprechen dem Astrobiologen Chandra Wickramasinghe vom Buckingham Centre for Astrobiology zufolge auch neuere Beobachtungen an Kometen. Bereits die auf dem Halley'schen Kometen nachgewiesenen organischen Stoffe sollen demnach einen biologischen Ursprung haben. Auch die von der Raumsonde Rosetta beobachteten Aktivitäten des Kometen Churyumov-Gerasimenko könnten nach Angaben des Forschers auf Mikroorganismen zurückgehen. Der Komet könne bei seinem Anflug auf die Sonne lebensfreundlicher sein als die Antarktis.

Spuren angeblicher Nanobakterien auf dem Marsmeteoriten ALH84001
Spuren angeblicher Nanobakterien auf dem Marsmeteoriten ALH84001
Umstrittene Spuren in Marsmeteoriten

Und auch Meteoriten könnten Organismen transportieren – beispielsweise von einem Planeten zum anderen. Bei den sogenannten Marsmeteoriten sollte genau dies passiert sein. Ein solcher Meteorit sorgte 1996 für Aufregung: Elektronenmikroskopische Aufnahmen vom Marsmeteoriten ALH84001 zeigten Strukturen, die wie versteinerte Bakterien aussahen. Zeichen von früherem Leben auf dem Mars?

Die vermeintlichen Reste von Mikroorganismen entpuppten sich jedoch als viel zu winzig, verglichen mit allen uns bekannten Einzellern. Lediglich die bislang rein theoretischen Nanobakterien könnten solche Fossilien hinterlassen. Für deren tatsächliche Existenz gibt es aber bislang keinerlei Anhaltspunkte. Auch vermeintlich von Bakterien produzierte Spuren von Magnetit im Gestein des Meteoriten können ohne die Arbeit von Mikroben entstanden sein.

Allerdings geben auch andere Marsmeteoriten Rätsel auf: In einem solchen Gesteinsbrocken haben Wissenschaftler eine Vorstufe von Erdöl entdeckt. Auf der Erde entsteht dieses sogenannte Kerogen aus Überresten von Algen oder Pflanzen und ist demnach ein Hinweis auf früheres Leben. Allerdings schließen die Forscher auch nicht aus, dass es auf dem Mars auch auf anderem Wege entstanden sein könnte. Leben jenseits der Erde, das auch als Ursprung des Lebens auf unserem Planeten in Frage kommt, ist auch mit den Marsmeteoriten nicht nachgewiesen.

Panspermie als Alternative zum Urknall

Gab es das Leben schon immer? Der schwedische Chemiker Svante Arrhenius gilt als einer der Gründer der Panspermie-Hypothese. Denn er vermutete bereits im Jahr 1908, dass sowohl Staubkörnchen als auch Bakterien oder Viren mit Wind und Wetter bis in die obersten Schichten der Erdatmosphäre gelangen könnten. Von dort reißt dann der Sonnenwind die Partikel weg von der Erde ins All. Seine Schlussfolgerung: Genauso könnten auch Mikroben von anderen Planeten aus auf die Reise gegangen sein und nach langem Flug schließlich die Erde besiedelt haben.

Ewiges Leben im ewigen Universum Einer der heute prominentesten Vertreter der Panspermie-Hypothese war der britische Wissenschaftler Fred Hoyle. Der 2001 verstorbene Hoyle ist auch heute noch eine schillernde Figur in der Wissenschaft. Seine Arbeiten über die Neuentstehung von chemischen Elementen durch Kernfusion im Inneren der Sterne, die sogenannte stellare Nukleosynthese, waren in vieler Hinsicht wegbereitend.

Andere seiner Ansichten sind umstrittener: So gehörte Hoyle etwa zu den Wissenschaftlern, die die Urknalltheorie strikt ablehnen. Der Begriff "Big Bang" für den Urknall geht auf Hoyle zurück. Hoyle wollte diese von ihm zurückgewiesene Theorie mit diesem prägnanten Begriff eigentlich lächerlich machen. Er glaubte nicht daran, dass das Universum oder auch das Leben darin überhaupt irgendwann entstand. Stattdessen habe das Universum schon immer existiert, postulierte er. Das im gesamten Universum verteilte Leben sei ein genauso ewiger Bestandteil darin.

Widerlegte Hypothese

Vom Urknall distanzierte Hoyle sich genauso wie vom Kreationismus: Die Urknall-Theorie ersetzte seiner Ansicht nach lediglich einen Schöpfergott gegen eine andere mysteriöse Kraft. Allerdings verwendete er ein Argument, dass heute gern von Kreationisten aufgegriffen wird: Eine spontane Entstehung des Lebens sei ebenso wahrscheinlich wie ein Tornado, der auf einem Schrottplatz eine Boing 747 zusammensetzt.

Hoyles "Steady-state Hypothese" gilt mittlerweile als widerlegt: Spätestens seit Entdeckung der kosmischen Hintergrundstrahlung, gilt auch der Urknall als bewiesen. Auch die nachgewiesene Ausdehnung des Universums widerspricht einem Zustand in unveränderlichem Gleichgewicht.

Fortwährendes Bombardement mit Leben?
Kosmische Abstammung und Evolution


Das Grippevirus H1N1, verantwortlich für die Spanische Grippe von 1918
© National Institute of Allergy and Infectious Diseases (NIAID) / gemeinfrei
Wenn Meteoriten oder durch das All segelnde Mikroben die junge Erde gewissermaßen mit Leben beimpft haben, könnte dies nicht wieder geschehen? Ja, könnte es, sagt Chandra Wickramasinghe, ein Kollege und ehemaliger Doktorand von Fred Hoyle. Von Hoyle und Wickramasinghe stammt die Behauptung, dass ein geradezu ständiger Strom von Bakterien und Viren auf die Erde regnet.

Grippe und AIDS aus dem Weltraum 

Bestätigt sehen sie diese Theorie in plötzlich auftretenden Krankheitsepidemien. So soll beispielsweise die verheerende Grippe von 1918 auf Viren aus dem Weltall zurückgehen. Sonnenwind-Aktivitäten zu Zeiten der größten Grippe-Epidemien sowie die Bedingungen in der Erdatmosphäre sollen dies untermauern. Auch anders kaum nachvollziehbare Ausbreitungswege ansteckender Krankheiten lassen sich angeblich durch diesen Ursprung erklären. Das AIDS-Virus HIV stammt Hoyle zufolge ebenfalls aus dem All. Mit dieser Theorie steht er allerdings ziemlich allein da.

Das auf diese Art auf die Erde gelangende Erbmaterial ist aber selbst nach Hoyles Vorstellung nicht zwangsläufig gefährlich – im Gegenteil: Nach der Theorie der "Cosmic Ancestry", also der Kosmischen Abstammung, ist es entscheidend für die Evolution des Lebens auf der Erde. Nach dieser Theorie ist das Leben im Universum nicht entstanden, sondern hat schon immer existiert.

Evolution durch kosmischen Gentransfer Damit setzt sich die "Cosmic Ancestry" drastisch von der etablierten Evolutionstheorie, aber auch vom Kreationismus ab. Sie schließt jedoch die Evolution nicht völlig aus: Leben kann sich demnach durchaus weiterentwickeln und neue Lebensformen hervorbringen. Allerdings halten die Anhänger der "Cosmic Ancestry" dabei Mutationen und Vererbung für unbedeutend.

Hier kommt stattdessen das Erbmaterial aus dem All ins Spiel: Durch einen planetenübergreifenden horizontalen Gentransfer können irdische Lebewesen demnach neue Erbinformationen aufnehmen und ihr genetisches Programm erweitern. So erklären die Vertreter dieser Theorie die ansonsten angeblich zu unwahrscheinlichen Entwicklungsschritte der irdischen Evolution.

Neueren Erkenntnissen zufolge ist der horizontale Gentransfer tatsächlich wichtiger für die Evolution als lange gedacht. Auch in menschliche Zellen können Bakterien auf diesem Wege genetische Informationen einschleusen. Für Erbmaterial, das vom Himmel fällt, fehlt allerdings bislang jeglicher wissenschaftlicher Nachweis. Die Fachwelt ist daher von der "Cosmic Ancestry", gelinde gesagt, wenig überzeugt.

Die Zutaten sind überall
Grundbausteine des Lebens im Weltall


Kometen wie Halley enthalten chemische Elemente, die für das Leben entscheidend sind.
© NASA / W. Liller
Für echte Panspermie und damit einen außerirdischen Ursprung irdischen Lebens gibt es bislang keine Hinweise. Doch die sogenannte Pseudo-Panspermie erscheint nach Erkennntnissen der letzten Jahrzehnte durchaus möglich: Demnach stammt zwar nicht das Leben aus dem All, aber möglicherweise zumindest das Rohmaterial dafür.

Denn die chemischen Grundbausteine des Lebens fliegen in großer Menge durch den Weltraum: Kometen sind reich an Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff – den chemischen Elementen des Lebens. Dies ist bereits seit den Untersuchungen des Halley'schen Kometen im Jahr 1986 bekannt. Der von der Stardust-Mission gesammelte Kometenstaub bestätigte dies: Darin fanden Wissenschaftler sogar die Aminosäure Glycin, ein einfacher Baustein für Proteine. Und zuletzt wies auch die Landeeinheit Philae zwischen Eis, Staub und Geröll des Kometen Churyumov-Gerasimenko organisches Material nach.

Tiefgefrorene Vorstufen Dass Kometen Moleküle enthalten, die gewissermaßen die Vorstufen zu den Bausteinen des Lebens darstellen, ist nachvollziehbar: Sie gelten als tiefgefrorene Überbleibsel aus den Anfangstagen des Sonnensystems. Und auch in dieser Zeit gab es wahrscheinlich schon organische Moleküle, die komplexer aufgebaut sind als die einfachen Gase interstellarer Wolken. In diesen Wolken kommen komplexe Kohlenwasserstoffe vor, die auch Sauerstoff oder Stickstoff enthalten.

Auch in jungen Sternensystemen weit von der Erde entfernt haben Astronomen mittlerweile komplexe organische Moleküle gefunden, darunter ausreichend Methylcyanid, um auf einem eventuellen Planten einen ganzen Ozean zu füllen. Sogar Traubenzucker und der Erbgut-Baustein Ribose können offenbar bereits im All entstehen. Die Zutaten für Leben scheinen wirklich überall zu sein.

Lebensbausteine fallen vom Himmel Spannend daran ist, dass diese Grundbausteine des Lebens und ihre Vorläufer vor gut vier Milliarden Jahren im wahrsten Sinne vom Himmel herab auf die Erde gefallen sein könnten. Die noch junge Erde war zu dieser Zeit einem wahren Dauerfeuer aus dem All ausgesetzt, als noch Massen von Gestein und Eis auf instabilen Bahnen durch das frühe Sonnensystem flogen.

Diese Brocken schlugen während des sogenannten Großen Bombardements massenweise als Meteoriten auf der Erde ein. In verschiedenen Proben von Meteoriten ließen sich Aminosäuren und auch die Nukleinbasen nachweisen, aus denen unsere DNA besteht. Während wir mit abstürzenden Asteroiden und Meteoriteneinschlägen heute eher Massenaussterben wie das Ende der Dinosaurier verbinden, könnten sie in der Anfangszeit der Erde dagegen den Grundstein für Leben gelegt haben.

Abkürzung in der Ursuppe
Lebensspendende Meteoriteneinschläge


Stanley Miller in seinem Labor 1970
© Scripps Institution of Oceanography Archives
Nach gängiger Theorie entstanden die für das Leben nötigen komplexen Moleküle auf der Erde. Das berühmte Experiment von Stanley Miller in den 1950er Jahren zeigte, dass dies in einer Atmosphäre aus Methan, Ammoniak und Wasserstoff mit Blitzschlägen als Energiequelle tatsächlich möglich ist. In Millers simulierten Bedingungen einer jungen Erde entstanden einfache Aminosäuren und ähnliche organische Moleküle – das erste Rezept der "Ursuppe" war nachgekocht.

Über die tatsächlichen Bedingungen auf der Erde vor vier Milliarden Jahren sind Wissenschaftler sich nicht völlig einig. Daher haben viele Forscher Millers Experiment mit verschiedenen Ausgangsstoffen und Energiequellen wiederholt. So konnten sie mittlerweile fast alle für das erste Leben wichtigen Moleküle auf diese Art herstellen.

Verkettung beim Einschlag Doch auch hier könnten Meteoriteneinschläge und die von ihnen mitgelieferten Bausteine eine wichtige Rolle gespielt haben: Japanische Wissenschaftler um Yoshihiro Furukawa von der Tohoku University haben solche Ereignisse nachgestellt, indem sie Klumpen aus Eis und Gestein mit einer Art Kanone auf ein Ziel schossen. In diese nachgemachten Meteoriten mischten sie auch einige einfache organische Ausgangsstoffe.

Bausteine der DNA können bei Meteoriteneinschlägen entstehen.
© Yoshihiro Furukawa
Nach dem Aufprall fanden sie jedoch weitaus komplexere Moleküle vor, darunter die Aminosäure Glycin und die Basen der DNA. Andere Forscher mischten Glycin als Ausgangsstoff in solche künstlichen Meteoriten. Dies führte zu noch komplexeren Resultaten: Anstatt beim Einschlag zu zerfallen, verbanden sich jeweils bis zu drei Glycin-Moleküle zu einer kurzen Kette, so wie sich auch Aminosäuren zu den langkettigen Proteinen verbinden.

Gerade bewohnbar, schon bewohnt Ob mitgeliefert oder erst beim Aufprall entstanden – die Meteoriteneinschläge könnten die Produktion der ersten Lebensbausteine direkt oder indirekt angekurbelt haben. Wenn nicht das gesamte Material erst auf der Erde zusammengebraut werden musste, hätte die Entwicklung des Lebens in der Ursuppe gewissermaßen eine Abkürzung genommen.

Dies würde ein Problem in der gängigen Theorie lösen: den straffen Zeitplan. Das Große Bombardement endete wahrscheinlich vor rund 3,8 Milliarden Jahren. Nur rund 200 Millionen Jahre später hatten sich bereits komplexe Biomoleküle zu lebenden Einzellern zusammengefunden. Das Leben entwickelte sich damit nach geologischen Maßstäben bemerkenswert schnell: Sobald die junge Erde einigermaßen bewohnbar wurde, war sie offenbar auch schon bewohnt.

Die bisherigen Experimente und Beobachtungen beweisen allerdings weder, dass das erste Material für Leben vor Milliarden Jahren auf der jungen Erde entstanden sein muss, noch dass es garantiert aus dem Weltall stammt. Beide Wege sind möglich, vielleicht haben sie sich sogar gegenseitig ergänzt. Ein außerirdischer Ursprung der Lebensbausteine ist aber auch nicht ausgeschlossen.

Erde: Ursprung des Lebens
Gerichtete Panspermie als Ausweg für die Menschheit?


Laut Panspermie-Hypothese verteilt sich das Leben mehr oder weniger zufällig, aber gleichmäßig im Universum. Es gibt jedoch auch Anhänger der sogenannten gerichteten Panspermie: Sie vermuten eine gezielte Absicht hinter der Lebenssaat auf der Erde.

Demnach sind die ersten Lebensformen nicht zufällig auf die Erde gedriftet oder gestürzt. Stattdessen sollen sie von hochentwickelten Außerirdischen gezielt abgesetzt worden sein. Zu den prominentesten Vertretern dieser wagemutigen Theorie gehört Francis Crick, einer der Entdecker der DNA-Doppelhelix.

Sinn des Menschen: Leben verbreiten Zu welchem Zweck diese verantwortlichen Außerirdischen die Erde belebten, ist dabei allerdings selbst innerhalb der Anhänger dieser Idee umstritten: Sollte die Erde kolonisiert oder bewohnbar gemacht werden, handelt es sich um eine Art Experiment, oder ist die Verbreitung von Leben Selbstzweck?

Letzteres beschreibt die Meinung der "Society for Life in Space" (SOLIS), deren Standpunkt lautet: "Der Sinn des Menschen: Leben verbreiten." Dadurch ließe sich nämlich auch der Fortbestand irdischen Lebens sicherstellen. Denn eines steht fest: In geschätzten fünf Milliarden Jahren wird die Sonne ihren Brennstoff verbraucht haben, sich zu einem Roten Riesen aufblähen und die Erde erst verbrennen und dann verschlingen.

Die japanische IKAROS-Mission hat gezeigt, dass Raumsonden mit dem Sonnenwind segeln können.
© Andrzej Mirecki / (CC BY-SA 3.0)
Mikroben-Archen als Bewahrer irdischen Lebens Spätestens dann kommt das Ende allen Lebens auf der Erde. Sollte die Menschheit bis dahin noch existieren, braucht sie nicht nur einen neuen Heimatplaneten, sondern auch ein neues Sternensystem. Nach heutigem Stand der Technik ist die Kolonisierung anderer Himmelskörper jedoch Zukunftsmusik. Interstellare Reisen sind praktisch ausgeschlossen, der nächste Stern ist vier Lichtjahre entfernt. Sollte sich das nicht ändern, sind wir Menschen dem sicheren Untergang geweiht.

Doch zumindest das uns bekannte irdische Leben könnte sich retten lassen: Astronomen entdecken immer mehr Planeten in fernen Sternensystemen, darunter auch viele, die bewohnbar erscheinen. SOLIS-Gründer Michael Maudner meint, kleine Päckchen mit Bakteriensporen ließen sich mit relativ geringem Aufwand zu solchen Planetensystemen verschicken. Als treibende Kraft soll der Sonnenwind dienen, um die mit Sonnensegeln versehenen Mikroben-Archen auf den Weg zu bringen.

So wie laut Panspermie das Leben einst seinen Weg auf die Erde gefunden hat, käme es dann in ferner Zukunft auch auf anderen weit entfernten Planeten an. Es würde dann von irdischem wieder zu außerirdischem Leben.

Keine Kontamination fremder Himmelskörper Großen Anklang haben diese Ideen bislang nicht gefunden – im Gegenteil: Weltraumbehörden wie NASA und ESA legen größte Sorgfalt an den Tag, damit das Leben auf der Erde bleibt. Ein internationales Abkommen über die Nutzung der Himmelskörper schreibt vor, diese auch vor Kontaminationen von der Erde zu schützen.

Raumsonden, die zu anderen Planeten aufbrechen, werden darum aufwändig dekontaminiert. Das hat einerseits zum Zweck, dass auf anderen Planeten keine Mikroorganismen von außerhalb eingeschleppt werden. Außerdem könnten mitgebrachte Mikroben Forschungsergebnisse verfälschen – besonders bei der Suche nach tatsächlich außerirdischem Leben.

Quelle: http://www.scinexx.de/dossier-detail-735-9.html

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