Mathias Jäger, Theresa Gotthart

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1 Mathias Jäger, Theresa Gotthart
Origin of life Mathias Jäger, Theresa Gotthart

2 Der Anfang Entstehung der Erde / Sonnensystem: 4.6 Gyr
Erstes Leben: 3.5 Gyr (Bakterien) Woher kam das Leben? Wie entstand es?

3 Definition von Leben Kapazität zur Selbstreplikation
Die Fähigkeit der Darwin‘schen Evolution zu folgen Darwinsche Evolution Selektion Rekombination Mutation

4 Mutation 2 Arten von Mutation: Unterschieden nach Erblichkeit und Ursache Erblichkeit Keimbahnmutation Somatische Mutation Ursache Spontanmutation Induzierte Mutation Replikationsfehler Unzureichende Proof-Reading-Aktivität Crossing Over

5 Crossing Over

6 Bausteine des Lebens Wasser (60-70%) Sauerstoff Kohlenstoff Stickstoff
Phosphor Schwefel Atome des Elements (pro ) im Menschen H 60563 O 25670 C 10680 N 2440 Ca 230 P 130 S 130 Na 75 K 37 Cl 33

7 Warum Kohlenstoff? Alles Leben basiert auf C
Große Anzahl möglicher langer Molekülverbindungen z.B.: Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel, Phosphor C kann Verbindungen bauen, die in Wasser löslich sind (für Interaktion notwendig) Alternative: Silizium?

8 Warum Wasser? Brauchen Medium in dem Moleküle interagieren können
Wasser bestens geeignet (weder zu heiß, noch zu kalt), im flüssigen Zustand Alternative: Ammoniak

9 Wasser 70% der Erdoberfläche sind Wasser
Wasser ist polarisiert (Verbindung mit O) 2 Arten von Molekülen (wasserlöslich, nicht wasserlöslich) Beide wichtig für Leben Möglichkeit für Makromoleküle (Fette und Öle, Kohlenhydrate, Proteine, Nukleinsäuren)

10 DNA Proteine Nukleinsäuren Katalysatoren (Enzyme) DNA, RNA T… Thymin
A... Adenin G… Guanin C… Cytosin U… Uracil

11 Die Welt der RNA Zuerst RNA oder DNA? Allgemein: zuerst RNA
Nukleide der RNA schneller entwickelt RNA stabiler als DNA RNA vor Proteinen entwickelt

12 Suche nach den Ursprüngen
Molekulare Strukturen in Gesteinsproben Zellreste Abdrücke in Sedimenten Organisches Material Mineralien (entstanden bei Bio-Prozessen) Isotope, die auf Bio-Aktivität hinweisen Atmosphärische Komponenten

13 Zwei Vorgehensweisen Bottom-up Szenario Top-down Szenario
Von Entstehung der Erde auf Beginn des Lebens Leblose Elemente, Moleküle, Mineralien Top-down Szenario Von heute auf Beginn des Lebens extrapolieren Betrachten nur Bottom-up

14 Miller‘s Experiment Uratmosphäre Urozean Methan, Wasserstoff, Ammoniak
Energie => Aminosäuren werden produziert

15 Murchison Meteorit 28. September 1969 nahe Melbourne Kohlenstoffreich
Stück eines Asteroiden aus Gürtel Enthielt organische Moleküle (Aminosäuren) Bildung im Universum und nicht auf der Erde

16 Aminosäure Miller-Experiment Murchison Erde
Glycine **** **** Ja Alanine **** **** Ja Α-amino-N-butyric acid *** **** Nein A-Aminoisobutyric **** ** Nein Valine *** ** Ja Norvaline *** *** Nein Isovaline ** ** Nein Proline *** * Ja Pipecolic acid * * Nein Aspartic acid *** *** Ja Glutamic acid *** *** Ja Β-Alanince ** ** Nein B-Amino-N-butyric acid ** ** Nein B-Aminosobutyric acid * * Nein Y-Aminobutyric acid * ** Nein Sarcosnic ** *** Nein N-Ethylglycine ** ** Nein N-Methylalanine ** ** Nein

17 Leben von außerhalb? Meteoriten und Kometeneinschläge bringen organisches Material auf die Erde Quellen Masse (kg) Akkretion /106kg yr-1 Carbon Meteoritenmaterial Meteore (von Kometen) – % Meteoriten – % Kraterbildene Körper 105 – % Organisches Material Meteore (von Kometen) – % Meteoriten (ohne C) 10-2 – x % Meteoriten (mit C) – x %

18 Chirality 2 Arten von Molekülen
Chiral (Rechte-Hand-Linke-Hand-Prinzip) Achiral (Spiegelfest)

19 Chirality und das Leben
Aminosäuren gemischt, rechte Hand, linke Hand Proteine nur aus linke Hand Aminosäuren Bemerkenswert: 19 der 20 Säuren können sowohl links als auch rechts händig sein Linke Hand Aminosäuren wurden auch im Murchison-Meteoriten gefunden

20 Akkumulation von organischem Material
Abgeschlossene Lagunen und Tümpel, Wasser verdampft, Konzentration steigt Wasser friert, angereichertes gefriert später Ton und Mineralien sammeln organisches Material, Ton sammelt es innerhalb seiner Struktur Weiterentwicklung: Genauen Prozesse noch unbekannt

21 Zusammenfassung Leben basiert auf C
Wasser ist Grundlage, aufgrund molekularer Entwicklung Offene Fragen: Leben von außerhalb, oder Erde? Leben auf anderen Elementen basierend? Entwicklung des Lebens an sich?