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Wie und wo lebten die ersten Zellen?

Das Leben begann in einer eisenreichen heißen Tiefseequelle

Wie und wo haben die ersten Zellen auf der frühen Erde gelebt? Und wovon haben sie sich ernährt? Nach einer neuen Düsseldorfer Studie lebte der gemeinsame Vorfahr allen Lebens (engl. last universal common ancestor, kurz LUCA) vor ca. 3,8 Milliarden Jahren an einer heißen Tiefseehydrothermalquelle. Er benötigte keinen Sauerstoff und ernährte sich von Wasserstoff und Kohlendioxid: Gase, die an Tiefseequellen stets reichlich vorhanden sind. Er konnte Stickstoff fixieren, sein Stoffwechsel benötigte als Katalysatoren Metalle. LUCA stellt das Bindeglied zwischen dem chemischen Ursprung des Lebens und den ersten freilebenden Zellen dar, die Entschlüsselung seiner Eigenschaften ist ein bedeutender Schritt im Studium der frühen Evolution.

Prof. Dr. William Martin und seine Kollegen vom Institut für Molekulare Evolution der HHU setzen bei den Genen moderner Organismen an und lasen aus diesen heraus, wie und wo LUCA lebte. Aus bisherigen Studien war bekannt, dass LUCA genetische Informationen speichern und ablesen konnte. Es existierte jedoch bisher keine Informationen darüber, wie und wo LUCA gelebt hat. Die Forscher analysierten die Sequenzinformation in 6,1 Millionen proteinkodierenden Genen von rund 2.000 Prokaryoten – die einfachsten Einzeller, zu denen Bakterien und Archaeen gehören. Sie wollten alle Gene finden, deren Spuren in der Stammesgeschichte bis hin zu LUCA zurückverfolgt werden können. Als wichtigstes Ergebnis ihrer Arbeit präsentieren die Forscher eine Liste von 355 Genen, die LUCA demnach besaß und die über die Lebensweise und das Habitat von LUCA Aufschluss geben.

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