Was Wissenschaftler für unseren ältesten Vorfahren halten, den einzelligen Organismus namens LUCA, lebte wahrscheinlich unter extremen Bedingungen, wo Magma auf Wasser traf – in einer Umgebung ähnlich der vom Kilauea Vulkan im Hawaii Volcanoes National Park. Danita Delimont/ Getty Images/Gallo Images hide caption

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Danita Delimont /Getty Images/Gallo Images

Was Wissenschaftler glauben, dass unser ältester Vorfahr, der einzellige Organismus namens LUCA, wahrscheinlich unter extremen Bedingungen lebte, wo Magma auf Wasser traf – in einer ähnlichen Umgebung wie dieser von Kilauea Vulkan im Hawaii Volcanoes National Park.

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Wenn Viktorianer von Charles Darwins Behauptung beleidigt wurden, dass wir von Affen abstammen, stellen Sie sich ihre Überraschung vor, wenn sie hören, dass unser erster Vorfahr viel primitiver war als das, eine bloße einzellige Kreatur, unsere mikrobielle Eva.Wir wissen jetzt, dass alle existierenden Lebewesen von einem einzigen gemeinsamen Vorfahren, LUCA, dem letzten universellen gemeinsamen Vorfahren, abstammen. Es ist schwer, sich eine einheitlichere Sicht des Lebens vorzustellen. Alle Lebewesen sind mit einer einzelligen Kreatur verbunden, der Wurzel des komplex verzweigten Lebensbaums. Wenn wir den Film des Lebens rückwärts spielen könnten, würden wir diesen kleinen Kerl am Ausgangspunkt finden, den einzigen Schauspieler in einer sehr dramatischen Geschichte, die etwa 4 Milliarden Jahre dauern würde.

Es gab sehr wahrscheinlich andere Lebensformen vor LUCA. Wir wissen nicht genau, wer es war oder wann es gedieh. Aber Paläo-Biologen – Wissenschaftler, die Kreaturen untersuchen, die vor langer Zeit gelebt haben — ist es hervorragend gelungen, die Evolution des Lebens von unten nach oben in außergewöhnlichen Details abzubilden, insbesondere angesichts der Schwierigkeiten, fossile Beweise für Kreaturen zu finden, die vor Milliarden von Jahren lebten. Anstatt nach Knochen oder Abdrücken in Gesteinen zu suchen, schauen sie sich DNA an, um sie zu finden. Sie können LUCA auf eine einfache prokaryotische Kreatur (ein einzelliges Bakterium mit ungeschütztem genetischem Material) zurückführen, die vor etwa 3 Milliarden Jahren lebte. Es muss ein sehr harter Organismus gewesen sein, der in sehr extremen Umgebungen überleben kann.

Der Baum des Lebens ist ziemlich kompliziert. Wenn Sie sich das Bild jedoch ansehen, werden Sie zwei wichtige Dinge lernen: Erstens, dass Menschen und andere Tiere die absolute Minderheit sind, ein Zweig unten rechts als Teil der Eukaryoten, Organismen mit Zellen, deren DNA als genetisches Material durch eine Membran geschützt ist. (Eukaryoten umfassen Tiere, Pflanzen, Pilze und Protozoen.) Zweitens, dass die überwiegende Mehrheit der Lebewesen Bakterien sind.

Neben den Eukaryoten finden Sie die Archaeen, auch einzellige Organismen, die in extremen Umgebungen überleben können, wie in der Nähe heißer Unterwasserthermalquellen oder sauerstofffreier Feuchtgebiete. Alle Beweise deuten darauf hin, dass LUCA eine primitive Form von Archaeen war.

Der Evolutionsbiologe William Martin von der Heinrich-Heine-Universität in Düsseldorf hat versucht,MUTATIONEN in den Genen von Bakterien und Archaeen aufzuspüren. Dies ist keine leichte Aufgabe, da Organismen oft Gene austauschen, was es schwierig macht zu wissen, was aus einer sehr alten Linie stammt und was in jüngerer Zeit aufgegriffen wurde.Martins Strategie bestand darin, nach Genen zu suchen, die in mindestens zwei Arten moderner Bakterien und Archaeen gefunden wurden; Dies würde darauf hindeuten, dass das Gen von entfernten Vorfahren geerbt wurde, im Gegensatz zu einer zufälligen neueren Entdeckung.Nach der Analyse von Genen aus 2.000 modernen Mikroben, die in den letzten 20 Jahren sequenziert wurden, fanden die Forscher 355 Genfamilien, die häufig unter den Mikroben auftraten, was darauf hindeutet, dass sie einen gemeinsamen Ursprung hatten. Nach der Analyse zeigten die DNA-Beweise, dass LUCA anaerob (in Abwesenheit von Sauerstoff gelebt) und thermophil — dh wärmeliebend – war. Wie Martin und Mitarbeiter schrieben:

„LUCA bewohnte eine geochemisch aktive Umgebung, die reich an H2 (Wasserstoffgas), Kohlendioxid und Eisen war. Die Daten stützen die Theorie eines autotrophen Ursprungs von life…in eine hydrothermale Umgebung.“

Mit anderen Worten, nach diesen Ergebnissen war LUCA wahrscheinlich ein einfacher einzelliger Organismus, der dort lebte, wo sich Meerwasser und Magma am Meeresboden trafen, die sogenannten hydrothermalen Quellen.Es gibt natürlich Kritiker der Theorie, die argumentieren, dass das Leben stattdessen an Land entstand und in Unterwasserlebensräume wanderte, um sich vor schwierigen Bedingungen an der Oberfläche zu schützen — aufgrund intensiver und häufiger Meteoriteneinschläge, die vor etwa 3,9 Milliarden Jahren abgeklungen sind. Die Antwort, wenn sie gefunden werden kann, hängt davon ab, ob tatsächlich biochemische Signaturen eines solchen primitiven irdischen Lebens erhalten sind, eine schwierige Aufgabe aufgrund des ständigen Aufwirbelns alter Gesteine.

Im Moment gibt es Hinweise darauf, dass unsere mikrobielle Eva ein zäher Unterwasserorganismus ist, der unter sehr harten Bedingungen gedeihen kann. Wir sollten dies von jedem Organismus erwarten, der sich verzweigte, um jedes andere Geschöpf zu werden, das jemals lebte. Sprechen Sie über genetisches Erbe!Marcelo Gleiser ist theoretischer Physiker und Schriftsteller — und Professor für Naturphilosophie, Physik und Astronomie am Dartmouth College. Er ist Direktor des Institute for Cross-Disciplinary Engagement in Dartmouth, Mitbegründer von 13.7 und ein aktiver Förderer der Wissenschaft für die breite Öffentlichkeit. Sein neuestes Buch ist Die einfache Schönheit des Unerwarteten: Die Suche eines Naturphilosophen nach Wahrheit und der Bedeutung von allem. Sie können mit Marcelo auf Facebook und Twitter Schritt halten: @mgleiser