Wie alles begann

Dokumentation: Werdegang der Erde von einem unbelebten Feuerball zur Biosphäre

Aus heutiger Sicht der Wissenschaft expandiert das Universum seit dem Urknall vor etwa 13,7 Milliarden Jahren stetig; auch die Materie in ihm habe sich räumlich, jedoch unregelmäßig verteilt. Die Unregelmäßigkeiten in der Materiedichte führten durch Gravitation zu ersten größeren Gasansammlungen. 
Nach und nach sei daraus die uns heute bekannte Ordnung von Galaxien und Planetensystemen entstanden, indem sich Materie durch Gravitation und Zentrifugalkraft in bestimmten Systemen gebündelt und geordnet habe.  

Der Vorläufer unseres Sonnensystems soll ein gigantischer Sonnennebel gewesen sein der vor 4,6 bis 4,7 Milliarden Jahren durch seine Gravitation kollabierte. Durch dieses Zusammenziehen erhöhte sich aufgrund der notwendigen Erhaltung des Drehimpulses die Rotationsgeschwindigkeit des Gebildes und im Zusammenspiel mit der Schwerkraft begann die Materie sich entlang elliptischer Bahnen zu konzentrieren (→Akkretion) bezeichnet. 
Die im Zentrum akkumulierte Masse wurde dabei so so dicht, dass ein nuklearer Fusionsprozess einsetzte, der bis heute andauert. 
Die in einiger Entfernung um diese Sonne kreisende Materie ballte sich nun zu frühen Planeten (→Planetesimale) zusammen, deren Gravitation ab einer bestimmten Größe die fortschreitende Materialakkumulation bis hin zur Größe von Protoplaneten bewirkt.  

Einer von diesen war (vor 4,7 bis 3,8 Mrd. Jahren) die „Urerde“, die noch keine feste Oberfläche. Der ursprüngliche Protoplanet wuchs weiter, bedingt durch häufige Einschläge aus dem All, denn das frühe Sonnensystem enthielt noch viel 'lose' Materie. Nach und nach bildete sich durch gravitative Differentiation der schalenförmige Aufbau der Erde: 
Elemente mit hoher Dichte (vor allem Eisen und Nickel) sammelten sich im Erdkern. Mit abnehmender Dichte folgen dann der Erdmantel und schließlich die noch nicht verfestigte Erdkruste.  
Im Zeitraum von vor 3,8 bis 2,5 Milliarden Jahren sank die Oberflächentemperatur der Erde auf unter 100 °C ab und die Erdkruste verfestigte sich zunehmend. In dieser Zeit, dem Archaikum, soll die biologische Evolution ein (Bildung von Makromolekülen) begonnen haben, wenngleich sich in der damaligen Uratmosphäre noch kein freier Sauerstoff befand. Ab 2,5 Mrd. Jahren vor unserer Zeit – nahm die Atmosphäre allmählich eine für höheres Leben günstigen Zusammensetzung an. Durch die Zunahme der biologischen Aktivität (Photosynthese, Methanausstoß) stieg der Sauerstoffgehalt an.

Kambrische Explosion

Vor ca. 500 Millionen Jahren die kambrische Explosion, die manchmal auch als biologischer Urknall bezeichnet wird: Erstmals kommen Vertretern fast aller heutigen Tierstämme beinahe gleichzeitig vor - in einem geologisch äußerst kurzen Zeitraum von 5 - 10 Millionen Jahren. 
 

87% aller Stämme (Pflanzen und Tiere), die in höher gelegenen (= jüngeren) Gesteinsschichten vorkommen, treten bereits im Kambrium in Erscheinung. Lediglich Wirbeltiere, Mooskorallen und Insekten treten nach gegenwärtigem Wissensstand erst in höheren Erdschichten (dem Ordovizium bzw. Devon) auf.

In Gesteinen aus dieser Epoche sind erstmals die grundlegenden Körperbaupläne vieler mehrzelliger Tierstämme enthalten, die seitdem die Erde bevölkern. Das plötzliche, parallele Auftreten so vieler unterschiedlicher Tierarten in einer so kurzen Epoche stellt für die Evolutionsforschung ein Problem dar, vor allem weil keine evolutionäre Vorfahren ausfindig zu machen sind. Die Erklärung durch Zufallsfunde ist heute nicht mehr glaubwürdig, denn inzwischen weltweit zahlreiche Fossillagerstätten entdeckt und ausgewertet worden. Die kambrische Explosion gilt heute folglich als reales Phänomen. Doch es kann bis heute noch nicht erklärt werden, warum auf der jungen Erde das Leben offensichtlich sehr schnell entstanden ist, es dann aber etwa 2 Milliarden Jahre bis zum Auftreten komplexerer Vielzeller gedauert hat. Über den Auslöser werden derzeit zwei Gruppen von Theorien diskutiert:

• biologisches „Wettrüsten“: Nach dieser Hypothese war es das Auftreten der ersten komplexen Vielzeller selbst, das die Entwicklung in Gang brachte: Waren in einer langsamen Entwicklung daraus erst einmal bewegliche Tiere, möglicherweise mit räuberischer Ernährung, entstanden, stellten sie einen bedeutsamen Selektionsfaktor und somit Antrieb einer schnellen Weiterentwicklung dar.
• abiotische Bedingungen: Andere Hypothesen gehen davon aus, dass das Entstehen höherer Vielzeller zu einem früheren Zeitpunkt unmöglich gewesen wäre, weil die Lebensbedingungen in den Ozeanen ihre frühere Entwicklung nicht zuließ. Demnach hätten sich die präkambrischen Meere in irgendeinem Schlüsselfaktor von den heutigen Meeren unterschieden. Die verbreitetste Hypothese nimmt an, dass der Sauerstoffgehalt im Meer erst zu diesem Zeitpunkt ein Niveau erreichte, das für höheres Leben ausreichte.

Panspermie lässt zentrale Fragen offen

Freilich gibt es auch andere Erklärungsversuche: Manche meinen, die kambrische Explosion widerspreche wie auch die 500 Mio. Jahre später einsetzende neolithische Revolution der Theorie Darwins von einer langsamen, evolutiven Entstehung und Entwicklung des Lebens.). Neben dem Wirken einer Gottheit gibt es es noch die Thesen der gerichteten oder ungerichteten Panspermie. Die Bedingungen zur Entstehung des Leben oder bestimmter Arten könnte auf einem anderen Planeten günstiger gewesen sein - von dort sei der irdische Lebenskeim auf die Erde gebracht worden sein. 

Hauptmotivation für Panspermie ist die Tatsache, dass Leben auf der Erde schon sehr früh nachweisbare Spuren hinterlassen hat: Die ältesten Fossilien sind möglicherweise 3,5 Milliarden Jahre alte Stromatolithen, damit hätte die chemische Evolution gerade mal 0,5 Milliarden Jahre benötigt. Wenn Panspermie bis vor wenigen nur eine marginale Rolle in der Wissenschaft spielte, dann wohl aus dem Grund, dass keine Beweise für Leben auf fremden Planeten gefunden wurden. Forscher der NASA haben in Laboruntersuchungen neue Erkenntnisse gewonnen, aus denen sie nunmehr folgern, dass dieses Szenario wahrscheinlich sei:

  Panspermie, die an den Vorstellungen des griechischen Philosophen Anaxagoras vom "Samen des Leben" angelehnt ist, würde auch ein weiteres Problem der angeblichen Zufallsentstehung von Leben lösen (genau genommen vertagt sie die Frage Zufall oder Schöpfer? nur, beantwortet aber die Frage, wie Leben auf der Erde begann): insbesondere beim Aufbau von Zellen besteht eine "nicht reduzierbare Komplexität":  Würde auch nur einer der komplexen Bestandteile einer Zelle fehlen, wäre sie nicht imstande, sich fortzupflanzen. Folglich müsse die erste Zelle irgendwann voll funktionsfähig auf der Erde aufgetaucht sein... 

Während mir die ungerichtete Verbreitung von Mikroben am naheliegendsten erscheint, befürwortet der Nobelpreisträger Francis Crick (einer der Entdecker der DNA) 1973 zusammen mit Leslie Orgel die Theorie der gerichteten Panspermie.  Danach sind die Sporen des Lebens absichtlich von einer außerirdischen Zivilisation losgeschickt worden. Das Versenden von kleinen Körnern mit Bakterien ist nach Crick der kostengünstigste und effektivste Weg, um Leben auf einen potentiell lebensfähigen Planeten zu transportieren.  Als möglicher Grund für ein derartiges Vorgehen wird etwa eine unausweichliche Katastrophe auf dem/den Planeten der Versender genannt - oder das spätere Ziel eines Terraformings anderer Planeten sowie deren anschließende Kolonisation. 

Panspermie-Vertreter betrachten ihre Thesen gewöhnlich als dritten Weg zwischen Evolutionstheorie und Kreationismus. Ihre Überlegungen, so unwahrscheinlich sie manchen von uns auch anmuten mögen, werden von seriösen Wissenschaftlern zwar als sehr spekulativ aber durchaus wissenschaftlich behandelbar betrachtet.  Gegner der Panspermie-Thesen argumentieren gerne mit dem Erfolg des Urey-Miller-Experiments - doch hat dieser Versuch lediglich die zufällige Entstehung von ein paar Aminosäuren und organischer Moleküle bei geeigneten Umgebungsfaktoren gezeigt. Es kann daher als Beweis gelten, dass die frühe Erdatmosphäre organische Moleküle in 'nicht zu vernachlässigenden Konzentrationen' enthielt. Vollständige, zur Fortpflanzung fähige Zellen sind ungleich komplexer ... und sie sie sind bei nicht einer der vielen Wiederholungen des Versuchs spontan entstanden - als Beweis für eine chemische Evolution scheidet das Urey-Miller-Experiment damit definitiv aus.  

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