Neue Wege zum Ursprung des Lebens: Marburger Forscher erhalten Förderung!

Marburg, Deutschland - Am 10. April 2025 wurde Dr. Martina Preiner, eine Forscherin am Zukunftszentrum Mikrokosmos Erde der Universität Marburg und am Max-Planck-Institut für terrestrische Mikrobiologie, mit einem Human Frontiers Science Grant ausgezeichnet. Diese Förderungen sind für ihre innovativen Forschungsarbeiten zum Ursprung des Lebens bestimmt. Besonderes Augenmerk legt Preiner auf die Rolle poröser mineralischer Umgebungen bei der Entstehung des Lebens, indem sie die Wechselwirkungen zwischen organischen Cofaktoren und ursprünglichen Peptiden in geochemisch geprägten Umgebungen untersucht.

Biomoleküle, die als Cofaktoren bekannt sind, spielen eine entscheidende Rolle in biochemischen Reaktionen und kommen in allen Organismen vor. Die Forscherin plant, mineralische Porennetze zu konstruieren, um Biomoleküle und Enzymvorläufer zur Interaktion zu bringen. Dabei wird das Team auch die Evolutionsgeschichte der Reaktionskontrolle im Labor untersuchen, um selbst erhaltende Reaktionsnetzwerke aufzubauen. Die Forschung erfolgt aus drei verschiedenen Perspektiven: Katalyse an Mineraloberflächen, Chemie in porösen Umgebungen und Rekonstruktion alter Enzyme.

Team und Auswahlprozess

Das Forschungsteam setzt sich aus Martina Preiner, Cole Mathis von der Arizona State University und Liam M. Longo vom Earth-Life Science Institute zusammen. Ihr Antrag wurde als einer der fünf besten von insgesamt 111 Gruppen in einem einjährigen Auswahlverfahren ausgewählt. Ziel des Projekts ist es, zu zeigen, wie ein protoenzymatisches Produktionssystem Cofaktoren herstellen kann, die für den Fortbestand biologischer Systeme erforderlich sind. Dieses Vorhaben wird durch das Human Frontier Science Program unterstützt, das internationale Zusammenarbeit in der Lebenswissenschaftsforschung fördert.

Chemische Prozesse und der Ursprung des Lebens

Zusätzlich zu Preiners Forschung haben neue Erkenntnisse über den Ursprung des Lebens hydrothermale Unterwasser-Schlote als mögliche Orte für die Entstehung von Protozellen identifiziert. Ein internationales Team von Wissenschaftlern am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung hat chemische Reaktionen an diesen Tiefsee-Schloten im Labor nachgestellt. Dabei wurde festgestellt, dass mineralisiertes heißes Wasser mit gelöstem Kohlendioxid und Wasserstoff unter bestimmten Bedingungen Protozellen bilden kann. Die Reaktionen, die bei 100 °C über Nacht stattfinden, wandeln Kohlendioxid und Wasserstoffgas in Ameisensäure, Acetate und Pyruvate um. Diese Produkte könnten als Ausgangsmaterial für die Bildung weiteren organischen Materials dienen.

Die Forschungsergebnisse belegen, dass Wasserstoff als Treibstoff für die frühesten biochemischen Prozesse fungierte. Innovative nanostrukturierte Feststoffkatalysatoren wurden entwickelt, die die Reaktivität bei diesen chemischen Reaktionen erhöhen. Dies stellt einen bedeutenden Fortschritt dar, da solche Reaktionen zuvor nur mit Enzymen als Katalysator durchgeführt werden konnten. Die im Rahmen dieser Studien gewonnenen Erkenntnisse könnten entscheidende Hinweise zum Übergang von „Geo-zu-Bio“ bei der Lebensentstehung liefern. Es wird vermutet, dass einfache chemische Reaktionen durch Metalle und Mineralien katalysiert wurden, was zur Entstehung komplexerer Nukleinsäuren und Proteine geführt haben könnte.

Die Ergebnisse dieser wegweisenden Studien sind im Kontext der aktuellen Forschung von Bedeutung und weisen darauf hin, dass hydrothermale Tiefseequellen zentrale Rollen bei der Entstehung des Lebens gespielt haben könnten.

Für weitere Informationen über die verschiedenen Aspekte dieser spannenden Forschungen besuchen Sie bitte die Artikel von Uni Marburg, Max-Planck-Institut für Kohlenforschung und Max-Planck-Gesellschaft.