Eine neue Studie der Stanford University legt nahe, dass das Leben möglicherweise durch ständige Stromschläge entstanden ist, die durch „Mikroblitze“ zwischen Wassertröpfchen erzeugt werden. Das wichtigste fehlende Glied im Evolutionsbaum ist das erste: Wie entstehen lebende Zellen aus unbelebter Materie? Man geht davon aus, dass die frühe Erde eine Ursuppe enthielt, die die notwendigen Zutaten für das Leben, wie wir es kennen, enthielt – alles, was dazu nötig war, war ein spezifischer Katalysator, um chemische Reaktionen in Gang zu setzen, die anorganische Verbindungen in organische Materie umwandelten.
Eine der beständigsten Ideen ist, dass Blitzeinschläge diesen Funken auslösen können. Das bahnbrechende Miller-Ulay-Experiment von 1952 schickte einen elektrischen Schlag durch einen Kolben mit Wasser und Gasen (der die frühe Erdatmosphäre darstellte) und stellte fest, dass bestimmte Aminosäuren und andere wichtige Biomoleküle produziert wurden.
Es gibt jedoch einige Probleme mit dieser Annahme. Wenn dieser Prozess im Ozean stattfinden würde, wären die entstehenden Chemikalien zu verdünnt, um Leben auf breiter Basis zu initiieren. Wenn es in einem flachen Teich auftritt, ist die Wahrscheinlichkeit eines Blitzeinschlags auf so kleinem Raum gering bis gar nicht vorhanden.
In neuen Forschungsergebnissen schlagen Wissenschaftler der Stanford University vor, dass die elektrische Energie aus einer häufigeren und stabileren Quelle stammen könnte – etwas, das sie Mikroblitze nennen. Wenn Wassertröpfchen von Meereswellen oder Wasserfällen in die Luft geschleudert werden, bilden sich zwischen ihnen winzige elektrische Ladungen. Diese winzigen Stromschläge können komplexe chemische Reaktionen auslösen, ohne dass externe Elektrizität erforderlich ist.
„Mikroentladungen zwischen mikroskopisch geladenen Wassertröpfchen erzeugten alle zuvor im Miller-Ulay-Experiment beobachteten organischen Moleküle, und wir glauben, dass dies ein neuer Mechanismus für die präbiotische Synthese von Molekülen ist, die die Bausteine des Lebens bilden“, sagte Richard Zare, leitender Autor der Studie.
Um diese Idee zu testen, führten die Forscher eine aktualisierte Version des Miller-Ulay-Experiments durch. Als das Experiment begann, war der Tank mit Gasen gefüllt, die die frühe Erde simulierten, darunter Stickstoff, Methan, Kohlendioxid und Ammoniak. In das Gasgemisch sprühten sie winzige Wassertröpfchen mit Raumtemperatur.
Bei näherer Betrachtung stellten sie fest, dass größere Wassertröpfchen tendenziell eine positive Ladung hatten, während kleinere Wassertröpfchen eine negative Ladung hatten. Die grundlegende Physik lehrt uns, dass winzige Ladungen zwischen ihnen springen, wenn sich entgegengesetzt geladene Tröpfchen einander nähern.
Obwohl sie unter normalen Umständen zu schnell sind, um gesehen zu werden, verwendeten die Forscher Hochgeschwindigkeitskameras, um die winzigen Lichtblitze einzufangen, was bestätigte, dass das Phänomen tatsächlich existiert.
Wichtig ist, dass in antiken Atmosphärenproben bereits der Wasserstrahl ausreichte, um die Luft zu ionisieren und die Bildung organischer Moleküle mit Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen wie Blausäure, Glycin und Uracil auszulösen. Diese Bindungen gehören zu den häufigsten in der organischen Chemie und die Moleküle, in denen sie vorkommen, bilden die Bausteine von Proteinen und DNA.
„Angesichts der Tatsache, dass Blitze ein intermittierendes und unvorhersehbares Phänomen sind und Wasserstrahlen auf der Erde sehr häufig vorkommen, glauben wir, dass unsere Ergebnisse einen weiteren möglichen Weg für die abiotische Bildung von Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen darstellen“, schreiben die Forscher. „Das bedeutet, dass Wellen, Wasserfälle und andere Wasserstrahlen möglicherweise große Mengen organischer Verbindungen auf der Erde aufgewirbelt haben und diese Bausteine möglicherweise begonnen haben, sich in den frühesten Lebensformen anzusammeln.“
Die Forschung wurde in der Zeitschrift Science Advances veröffentlicht.