LUCA, der gemeinsame Vorfahre allen Lebens

Biologen um Prof. Dr. William Martin vom Institut für Molekulare Evolution der Heinrich-Heine-Universität Düsseldorf (HHU) gehen davon aus, dass das Leben in einer eisenreichen heißen Tiefseequelle begann. Durch genetische Vergleiche heute lebender Zellen fanden sie die Eigenschaften von „LUCA“, dem gemeinsamen Vorfahren alles Lebens.

Den Ergebnissen einer Studie der Düsseldorfer Wissenschaftler lebte der gemeinsame Vorfahr allen Lebens (engl. last universal common ancestor, kurz LUCA) vor ca. 3,8 Milliarden Jahren an einer heißen Tiefseehydrothermalquelle.

Martin und seine Kollegen an der HHU analysierten die Sequenzinformation in 6,1 Millionen proteinkodierenden Genen von rund 2.000 Prokaryoten, zu denen Bakterien und Archaeen gehören. Sie wollten alle Gene finden, deren Spuren in der Stammesgeschichte bis hin zu LUCA zurückverfolgt werden können. Die Forscher präsentierten eine Liste von 355 Genen, die LUCA demnach besaß und die über die Lebensweise und das Habitat von LUCA Aufschluss geben können.

Aus der Analyse der Gene schlossen die Wissenschaftler, dass der gemeinsame Vorfahr allen Lebens ein Anaerobier war, d.h. er benötigte keinen Sauerstoff zum Leben. Er gedieh bei Temperaturen um die 100°C. Seinen Stoffwechsel betrieb er mithilfe von Kohlendioxid, Wasserstoff und Stickstoff, seinen Energiebedarf deckte er aus einfachen chemischen Reaktionen, ohne Hilfe von Licht. Darüber hinaus fand man im Stoffwechsel des gemeinsamen Vorfahrens Hinweise auf eine wichtige Rolle von Übergangsmetallen wie Eisen, Nickel und Molybdän, sowie anderer Elemente wie Schwefel und Selen. LUCA's Stoffwechsel hatte somit Ähnlichkeiten mit dem einiger heute noch lebender Organismengruppen, vor allem mit den acetatbildenden Clostridien (bei den Bakterien) und den methanbildenden Methanogenen (bei den Archeen).

Die neuen Daten unterstützen die Theorie, dass das Leben an Tiefseehydrothermalquellen entstand und dass die ersten dort lebenden Organismen autotrophe waren. Martin weist auf die wichtigen Implikationen für weitergehende Untersuchungen hin: „Wir haben nicht nur eine Reihe ursprünglicher Gene entdeckt, wir haben auch die Organismen identifiziert, in denen diese Gene heute vorkommen.“ „Alles spricht dafür“, so Martin weiter, „dass sie die ökologische Nische, in der das Leben vor rund vier Milliarden Jahren entstand, nie verlassen haben.“ Somit können die Mikrobengemeinschaften an heutigen Tiefseequellen direkte Einblicke in das Leben der ersten Mikroben gewähren – als hätte eine Zeitmaschine das Urhabitat der ersten Zellen bis in die Gegenwart befördert.“

Originalveröffentlichung:
M.

Weiss, F. Sousa, N. Mrnjavac, S. Neukirchen, M. Roettger, S. Nelson-Sathi, W. Martin, The physiology and habitat of the last universal common ancestor, Nat. Microbiol. (2016) – DOI: 10.1038/nmicrobiol.2016.116

Jetzt registrieren!

Die neusten Informationen direkt per Newsletter.

To prevent automated spam submissions leave this field empty.