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.Urey dagegen hatte seine Gase gerade deshalbausgew�hlt, weil sie alle Wasserstoff enthalten.Chemiker nennensolche Gase Reduktionsmittel.Reduktion ist das Gegenteil vonOxidation, und da organische Molek�le wasserstoffreich sind,kann nur eine reduzierende Atmosph�re sie hervorbringen.Heuteh�lt man es jedoch f�r wahrscheinlicher, dass die fr�heErdatmosph�re weder ein Reduktions- noch ein Oxidationsmittelwar, sondern eine neutrale Mischung von Kohlendioxid undStickstoff, zwei Gasen, welche die Bildung von Aminos�urennicht ohne weiteres beg�nstigen.Der zweite Grund, weshalb man an der Bedeutung des Miller-Urey-Experiments zu zweifeln begann, war die Entdeckung, dasses keineswegs schwer ist, Aminos�uren zu produzieren.Es gelangauch mit Versuchsanordnungen, die vollkommen anders aussahenals die in Chicago.Den elektrischen Funken als Energiequellekonnte man durch einen Brennofen, eine Ultraviolettlampe, durchSchockwellen oder energiereiche Chemikalienmixturen ersetzen.Wie sich zeigte, entstehen Aminos�uren fast von selbst.Manfindet sie sogar in Meteoriten und in den Tiefen des Weltraums.Und schlie�lich gibt es auch einen begrifflichen Grund, weshalbdas Miller-Urey-Experiment nicht mehr den Status genie�t, denes einmal innehatte.Man darf n�mlich nicht annehmen, der Wegzum Leben sei wie eine Produktionsstra�e, die von einerbestimmten Chemikaliensuppe unausweichlich zu lebendenOrganismen f�hrt.Aminos�uren m�gen die Bausteine derProteine sein, doch zwischen Bausteinen und einer fertigenStruktur besteht ein himmelweiter Unterschied.Ein HaufenBacksteine stellt noch lange kein Haus dar, und von Aminos�urenzu den gro�en, spezialisierten Proteinmolek�len, die das Lebenerfordert, ist es ein sehr weiter Weg.F�r die Entwicklung von Leben in einer Ursuppe gibt es zweiwesentliche Hindernisse.Zun�chst ist eine solche Br�he allemErmessen nach zu d�nn, als dass sie viel hervorbringen k�nnte.InHaldanes Urozean k�men die richtigen Komponenten kaumjemals zur selben Zeit am selben Ort zusammen.Ohne einenMechanismus, der den Chemikalien zu einer h�herenKonzentration verhilft, erscheint die Bildung komplexererSubstanzen jenseits der Aminos�uren zum Scheitern verurteilt.Man kam also auf viele phantasievolle Ideen, das Gebr�uanzureichern.Zum Beispiel k�nnte Darwins warmer T�mpelallm�hlich verdunstet sein, so dass ein kr�ftiger Schleimzur�ckblieb.Oder mineralische Oberfl�chen, wie etwa Ton,k�nnten aus einem fl�ssigen Medium einsickernde Chemikalienaufgefangen und in sich konzentriert haben.Ob irgendetwasdavon realistisch ist, wei� kein Mensch.In der Erdkruste ist jedenfalls nichts zu finden, was an eineUrsuppe erinnert und einen Anhaltspunkt liefern k�nnte.Das andere Problem ist noch grunds�tzlicherer Natur und h�ngtmit dem zweiten Hauptsatz der Thermodynamik zusammen.Wiewir uns erinnern, beschreibt dieses Gesetz die Tendenz zu Zerfallund Aufl�sung in der Natur, weg von Ordnung und Komplexit�t.Die Bildung komplexerer Biomolek�le ist im Sinne derThermodynamik eine Entwicklung �gegen den Strom�.Auf denersten Blick scheint dies in Widerspruch zu den experimentellenErgebnissen zu stehen, nach denen sich Aminos�uren ohneweiteres unter verschiedensten Bedingungen bilden k�nnen, dochbei n�herer Betrachtung erweist sich der Widerspruch als eineT�uschung.Wie ich in Kapitel 2 erkl�rt habe, kann an einer StelleOrdnung entstehen, wenn zugleich eine gr��ere Menge vonUnordnung oder Entropie in die Umgebung entlassen wird.Diesist zum Beispiel der Fall, wenn eine Fl�ssigkeit kristallisiert.ImKristall sind die Atome geordneter als in der Fl�ssigkeit; er hatalso die geringere Entropie.Allerdings wird bei derKristallbildung W�rme frei, die in die Umgebung entweicht, wasden Entropieverlust in der L�sung mehr als aufwiegt.Dasselbe gilt f�r die Aminos�uren.Ihre Entstehung ist inthermo-dynamischer Hinsicht von Gewinn, was mit der Rolle derfreien Energie zusammenh�ngt.Verringert ein Prozess denEnergieinhalt eines Systems  geht es sozusagen �bergab�  ,dann hat er den Segen des zweiten Hauptsatzes.Ein Prozess, der�bergauf� f�hrt, widerspricht dagegen dem Naturgesetz.Wasserflie�t niemals bergauf.Man kann es zwar dazu bringen, doch nurwenn man Energie aufwendet.Ein spontaner Prozess geht stetsbergab, und ein solcher Prozess ist auch die Bildung vonAminos�uren.Deshalb sind sie so einfach herzustellen.Doch dann beginnen die Schwierigkeiten.Der zweite Schritt aufdem Weg zum Leben  zumindest wenn dieser �ber Proteinef�hrt  ist die Verbindung der Aminos�uren zu sogenanntenPeptiden.Ein Protein ist nichts anderes als eine lange Peptidkette,ein Polypeptid.W�hrend die spontane Bildung von Aminos�urenein erlaubter Berg-ab-Prozess ist, geht es bei der Verkopplungvon Aminos�uren zu Peptiden bergauf, thermodynamisch also indie falsche Richtung.Genauer gesagt muss f�r jede neuePeptidverbindung ein Wassermolek�l aus der Kette weichen.Ineiner w�ssrigen Ursuppe ist dies thermodynamisch ung�nstig undwird folglich spontan niemals geschehen.Das Wassermolek�lmuss in die w�ssrige Umgebung gezwungen werden.Peptidbildung ist sicher nicht unm�glich, sonst k�nnte sie nichtin lebenden Organismen vorkommen.Doch da wird sie durchbesondere, energiegeladene Molek�le angetrieben, welche dienotwendige Arbeit verrichten.In einer einfachen chemischenSuppe st�nden solche spezialisierten Molek�le nicht zurVerf�gung.Eine w�ssrige Br�he ist also ein Rezept nicht f�r denAufbau, sondern f�r den Zerfall von Molek�len."Energiequellen f�r die Verbindung der Peptide gab es sicherlichgenug auf der fr�hen Erde, doch auch damit ist das Problem nochnicht gel�st.Dieselben Energien, die organische Molek�le insLeben rufen, k�nnen sie auch zerst�ren.Um n�tzlich zu sein,muss die Energie genau in die chemische Reaktion einflie�en, diegerade ben�tigt wird.Unkontrollierter Energieeinfluss, zumBeispiel einfaches Aufheizen, erweist sich in den meisten F�llenals destruktiv oder erfolglos.Man baut keine S�ule, indem maneinfach einen Stein auf den anderen legt.Je h�her die S�ule wird,desto wahrscheinlicher ist es, dass sie zu schwanken beginnt undzusammenbricht.Ebenso zerbrechlich sind lange Ketten ausAminos�uren.Im Allgemeinen f�hrt das Aufheizen organischerMaterie nicht zur Bildung von langen, raffiniertenKettenmolek�len, sondern zu einer teerigen Masse, wie jederGrillkoch bezeugen kann.Nat�rlich ist der zweite Hauptsatz der Thermodynamik genaugenommen nur ein statistisches Gesetz.Er verbietetphysikalischen Systemen nicht absolut, sich in die �falscheRichtung� zu entwickeln; nur die Wahrscheinlichkeit, dass diespassiert, ist �u�erst gering.So ist es zum Beispiel m�glich, wennauch sehr unwahrscheinlich, dass eine S�ule entsteht, wenn maneine Ladung Backsteine auskippt.Wir w�ren nicht sehr�berrascht, wenn ein Stein h�bsch auf einem anderen landenw�rde; doch drei Steine aufeinander w�ren schonau�ergew�hnlich und zehn fast ein Wunder.Bestimmt m�ssteman sehr lange warten, bevor man die spontane Entstehung einerzehnsteinigen S�ule beobachten w�rde."Finden Reaktionen an einer Oberfl�che statt, zum Beispiel an Lehm oderFels, und nicht mitten in einer w�ssrigen Suppe, dann verschiebt sich diethermodynamische Situation etwas zugunsten der Molek�lsynthese.In normalen chemischen Reaktionen, die sich nie weit vomthermodynamischen Gleichgewicht entfernen, werden dieMolek�le so zuf�llig durcheinander geworfen wie die Steine inunserem Beispiel, und ebenso lange m�sste man warten, bevorsich zuf�llig eine zerbrechliche Molek�lkette bilden w�rde [ Pobierz całość w formacie PDF ]

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