Über den Ursprung des Lebens auf der Erde

Eidgenössischen Technischen Hochschule

Polygraphischer Verlag AG. Zürich 1960

Vor zwei Jahren, im August 1957, fand in Moskau ein groß aufgezogenes internationales Symposium «Über den Ursprung des Lebens auf der Erde» statt. Oparin, der Herausgeber des in Buchform 1 erschienenen Verhandlungsberichtes, kritisiert in seinem Vorwort die Haltung der uns vorangegangenen Forschergeneration, weil sie sich zu wenig um das «Problem der Entstehung des Lebens» gekümmert habe, nachdem Pasteur bewiesen hatte, daß unter den zur Zeit auf der Erde herrschenden Bedingungen keine Urzeugung möglich ist. Er schreibt: "They began to entertain some very pessimistic views and came to a conclusion that the whole problem is an insoluble riddle, not worthy of any study."

Tatsächlich hat während unseres ganzen Studiums keiner unserer hervorragenden Lehrer diese Frage näher erörtert. Der Unterricht über Stammesgeschichte (Phylogenie) und Evolution setzte die Existenz des Lebens einfach als gegeben voraus, mochte es nun irgendwie einmal auf Erden entstanden oder unter besonderen Umständen irgendwoher aus dem Weltall hieher verschlagen worden sein. Diese axiomatische Betrachtungsweise wird im soeben erwähnten Zitat als pessimistisch verurteilt, und es werden ihr «optimistische» Erklärungsversuche gegenübergestellt, die indessen keineswegs alle neu sind. Man kann nämlich feststellen, daß die naturwissenschaftliche Beschäftigung mit dem Problem der Entstehung des Lebens eine typische Erscheinung des Materialismus ist und infolgedessen die wellenartige Schwankung, der diese Art der Weltbetrachtung in den letzten ino Jahren unterworfen war, mitgemacht hat.

Lassen Sie mich zuerst schildern, wie es bei uns zu einem Desinteressement an der zur Diskussion stehenden Frage in der Zeit zwischen den zwei Weltkriegen gekommen ist.

Im vergangenen Jahrhundert schritten die Naturwissenschaften von Triumph zu Triumph. Es braucht nur an die Einführung der Infinitesimalrechnung, an die Entwicklung der Atomtheorie und an die Entdeckung der Energiequanten erinnert zu werden. Für die

Biologie waren vor allem die Fortschritte der physikalischen Chemie wichtig. Die Gültigkeit der Gasgesetze, die den Zustand aller Gase mittels einer einfachen Formel beschreiben lassen, konnte auf verdünnte Lösungen ausgedehnt werden, indem sich zeigte, daß bei der Osmose die gleiche universale Gaskonstante maßgebend ist wie beim Gasdruck. Das Diffusionsgesetz, die Ionentheorie, die Enträtselung der Oberflächen- und Adsorptionserscheinungen, die Kolloidlehre, die Elektrochemie sowie die Entdeckung, Deutung und Beherrschung der Wirksamkeit zahlreicher Fermentsysteme führten zu großen Erfolgen der physikalischen Chemie. Unter dem Einfluß von Nernst und Wilhelm Ostwald wurde sie an allen Hochschulen als neues Lehrfach eingeführt.

Die Biologen und Mediziner beteiligten sich eifrig und erfolgreich an dieser Entwicklung, indem sie grundlegende Erscheinungen des Zellgeschehens messend verfolgten und Hypothesen oder sogar Gesetze aufstellten, die von den großen Vertretern der physikalischen Chemie theoretisch ausgewertet und gedeutet wurden. So entdeckte 1827 ein Arzt die Brownsche Bewegung, die später zur kinetischen Molekulartheorie führte. Poiseuille, ebenfalls ein Arzt, umschrieb 1836 das nach ihm benannte kapillare Strömungsgesetz. Der Physiologe Fick leitete hier in Zürich 1855 das Diffusionsgesetz ab. Der Botaniker Nägeli war mit seiner 1858 an unserer Hochschule konzipierten Micellartheorie ein Vorläufer der Kolloidlehre Grahams. Pfeffer publizierte 1877 seine berühmten osmotischen Messungen, anhand derer Van't Hoff die Identität der Osmosekonstanten mit der Gaskonstanten nachwies. De Vries zeigte 1884, daß sich Salze bei Plasmolyseversuchen grundlegend anders verhalten als Zucker und lieferte mit den von ihm berechneten «isotonischen Koeffizienten» eine wichtige Stütze für die Ionentheorie von Arrhenius; und die 1888 von Hofmeister bekannt gegebenen Ionenreihen gaben Anlaß zur Aufstellung der Theorie über die Ionenhydratation. Diese Angaben machen es verständlich, daß Höbers Buch über die «Physikalische Chemie der Zelle und der Gewebe», das er 1902 als junger Physiologe an der Universität Zürich veröffentlichte, einen ungeahnten Erfolg erzielte. Die neue Forschungsrichtung wurde in der Biologie große Mode. Unberufene begannen Modelle zu entwickeln,

die zeigen sollten, wie die Lebensprozesse nach einfachen physikalisch-chemischen Prinzipien ablaufen. Ich will hiefür nur ein einziges Beispiel erwähnen, nämlich die «Erklärung» des Ernährungsvorganges der Amöbe. Dieser nackte Einzeller nimmt seine Nahrung durch Umfließung auf, bildet um die einverleibten Partikel eine Verdauungsvakuole und stößt später die in der Vakuole verbliebenen unverdaulichen Reste wieder aus. Wenn man nun ein mit einer submikroskopischen Albuminschicht überzogenes Harzstäbchen an einen geeigneten Hydrosoltropfen als Modell des Amöbenplasmas heranbringt, wird es wegen der Hydrophilie seiner Oberfläche in den Tropfen hineingezogen und nach einer Weile, nachdem die Eiweißschicht aufgelöst ist, zufolge der veränderten Oberflächeneigenschaften des Teilchens wieder ausgestoßen.

Ähnliche vereinfachende mechanistische Erklärungen wurden über die Entstehung des Lebens auf der Erde geäußert. Da nach den damaligen Kenntnissen das Leben an Eiweißstoffe gebunden sein mußte, brauchte nur bei einer Wasserstoff und Methan liefernden vulkanischen Gaseruption etwas durch Blitze aus Luftstickstoff entstandenes Nitrat reduziert zu werden, worauf sich unter geeigneten Temperatur- und Druckverhältnissen die ersten Aminosäuren bilden und über einfache Peptide und kompliziertere Eiweißstoffe der Siegeszug zum Leben angetreten werden konnte. Die Diskussion über die monophyletische Evolutionstheorie, die mit der Niederlage der Evolutionsgegner endete, förderte solche Anschauungen. Als Folge wurde der von Pasteur geleistete Beweis der Unmöglichkeit einer generatio spontanea des Lebens so zu entkräften gesucht, daß man die großen zur Verfügung stehenden geologischen Zeiträume ins Feld führte oder wie Nägeli 2 annahm, bei der Urzeugung seien nicht Einzeller, sondern viel einfachere Wesen als alle damals bekannten Organismen entstanden.

Diese Skizzierung möge genügen um darzutun, wie zu Beginn unseres Jahrhunderts die Lösung des Problems der Entstehung des Lebens als nahe bevorstehend betrachtet wurde. Namentlich die

monistische Lehre Haeckels leistete solchen Anschauungen Vorschub, und seine Anhänger waren überzeugt, daß man über kurz oder lang werde künstliches Leben erzeugen können.

Der erste Weltkrieg ließ indessen Zweifel an solcher Allmacht der Naturwissenschaften aufkommen. Nicht weil ihre Vertreter etwa in wissenschaftlicher Beziehung versagt hätten, sondern weil sie nichts gegen das dämonische, dem Menschen innewohnende Machtstreben unternommen und sich nach dem alten Wahrspruch «Wissen ist Macht» kritiklos und hörig dem Staate zur Verfügung gestellt hatten. Das Vertrauen in die Segnungen der Technik brach am Ende des ersten Weltkrieges zusammen, und die Menschheit begann vorübergehend sich auf ihre inneren Werte zu besinnen. Soweit sie nicht einer kirchlichen Gemeinschaft angehörten, erklärten sich die verantwortungsbewußten Naturwissenschafter als Agnostiker. Aus Mangel an beweiskräftiger Erkenntnis lehnten sie es ab, Hypothesen über den Ursprung des Kosmos oder über den Weltentod zu vollgültigen Theorien zu erheben, und so wurde auch die Frage nach der Entstehung des Lebens mit der Feststellung, daß es einmal unter uns unbekannten Umständen entstanden sein müsse, auf sich beruhen gelassen.

Die Periode einer gewissen Bescheidenheit der Naturwissenschaften, begründet auf der Einsicht, daß nicht alles und jedes den begrenzten Möglichkeiten unseres Verstandes zugänglich und erklärbar sei, dauerte indessen nur kurze Zeit.

Bald folgte eine neue Welle des Materialismus, die den zweiten Weltkrieg einleitete. Die Abwehrfront gegen die Machtgläubigkeit war geschwächt. Wichtige Forschungsgebiete der Geisteswissenschaften wie die Psychologie und die Rassenkunde waren zu den Naturwissenschaften übergewechselt und wurden wie diese selbst aufs schamloseste ausgebeutet. Die Genetik verwandelte sich in ein Instrument der menschlichen Rassenzüchtung und die ethische Forderung freiwilliger Eugenetik wurde zum Deckmantel niederträchtiger Zwangsmaßnahmen und schrecklicher Verbrechen herabgewürdigt.

Obschon sich die Zeit jener psychopathischen Sturmflut nicht besonders mit dem hier zur Diskussion stehenden Problem befaßte,

mußte ich sie erwähnen, weil sie die direkte Vorläuferin des heutigen Materialismus ist, und weil sich an ihr zeigen läßt, wie verheerend die Auswirkungen von Wissenschaft und Technik sind, wenn sie von einem Diktator zur Behauptung oder Ausdehnung seiner Macht mißbraucht werden.

Nach dem zweiten Weltkrieg folgte nur eine kurzfristige Ernüchterung als Reaktion gegen die Mentalität der verbrecherischen Verwendung technischer Errungenschaften. Denn in allen Industrieländern begannen sich nach kurzem die Segnungen einer andauernden Prosperität geltend zu machen, die uns den weltweiten Materialismus neuester Prägung gebracht haben, dessen Maximen lauten: Hebung des materiellen Lebensstandards (vom geistigen Standard wird kaum gesprochen); absolutes Primat der Industrie (wer sie nicht besitzt, gilt als unterentwickelt und beklagt sich über deren vermeintliche Vorenthaltung); restlose, raubbauartige Ausbeutung der natürlichen Rohstoffe und deren Vergeudung; Produktion nicht lebenswichtiger Massengüter, für die durch wissenschaftliche Superpropaganda (d. h. durch Täuschung des Menschen über seine wirklichen Bedürfnisse) ein künstlicher Markt geschaffen wird. Nimmt man dazu die Möglichkeit, in absehbarer Zeit durch Fusionsreaktionen auf der Erde Sonnenenergie zu produzieren, und die erfolgreichen Anfänge der Weltraumeroberung, so muß man sich nicht wundern, daß der mit scheinbar göttlichen Fähigkeiten ausgestattete materialistische Mensch sich mit dem Fernziel, künstliches Leben zu erzeugen, intensiv der Frage der Entstehung des Lebens zuwendet.

An dem eingangs erwähnten internationalen Symposium über den Ursprung des Lebens auf der Erde wurden 43 Vorträge gehalten, wovon 17 durch Wissenschafter, die aus dem Westen, aus Japan und aus Indien kamen. Unter den Teilnehmern befanden sich hauptsächlich Physiker und Chemiker, vor allem Biochemiker, während die Biologen auffallend schwach vertreten waren. Es ist überhaupt bezeichnend, wie viele Physiker sich heute für die biologischen Grundfragen interessieren und ihre Ansicht darüber äußern. Ich brauche nur an die «Verstärkertheorie» von Jordan zu erinnern, nach welcher das Leben seine erstaunlichen Leistungen nach dem Prinzip eines Amplifikators vollbringt, sowie an die Erklärung Schrödingers, die Gene

seien als aperiodische Kristalle zu betrachten 3, oder an den Vergleich der Arbeitsweise unseres Gedächtnisses mit dem Speichervermögen eines Elektronengehirns. Alle diese Gegenüberstellungen gehen indessen, wie seiner Zeit die Deutung der Lebenserscheinungen durch die physikalische Chemie, am biologischen Grundproblem vorbei, nämlich nach welchem Verfahren das Leben diese nützlichen Mechanismen unter optimal gesteuertem Energieeinsatz aufbaut. Auch die neueste Entdeckung der Genetik, daß die als Vererbungssubstanz erkannten Desoxyribonukleinsäuren nach einem Code mit vier beliebig wiederhol-, vertausch- und permutierbaren Zeichen alle nur denkbaren Informationen übermitteln können, sagt vorläufig nichts darüber aus, wie solche Botschaften bei der Morphogenese durch Einsatz von Fermenten zu zweckdienlichen Strukturen und artspezifischen Formen konkretisiert werden.

Die aufschlußreichsten Angaben in dem zu besprechenden Buche stammen wohl von den Astro- und Geophysikern. Obschon offenbar noch keine abschließende Klarheit darüber herrscht, ob die Erde aus einem Feuerball oder durch Kondensation aus einer kalten Staubwolke hervorgegangen sei, besteht andererseits vollkommene Einigkeit darüber, daß die junge Erde eine von der heutigen Luft völlig verschiedene Atmosphäre besaß. Diese bestand ähnlich wie heute noch auf den großen Planeten Saturn und Jupiter aus Stickstoff, Methan, Kohlensäure, Helium und Wasserstoff, sowie aus kleinen Mengen der reaktionsfähigen Gase Kohlenmonoxyd und vor allem Ammoniak, dessen größter Teil indessen im Weltmeer gelöst war, Sauerstoff, unser Lebenselement, fehlte vollständig.

Es wird geltend gemacht, daß unter diesen Umständen die Bildung von Petroleum durch Kondensation aus Methan möglich war, so daß also das Erdöl nicht unbedingt organischer, sondern zum größeren Teil anorganischer Herkunft wäre. Die herrschenden Bedingungen erlaubten auch die Synthese von Aminosäuren aus anorganischen Verbindungen, wie sie Miller durch elektrische Entladung oder durch Ultraviolettbestrahlung in geeigneten Gasgemischen von Wasserstoff, Methan und Ammoniak über Wasser erzielt hat. Er gibt an,

daß die hypothetischen Mengen Ammonium in den Urozeanen bei einer Wasserstofftension von einer Tausendstel Atmosphäre für diese Synthesen ausreichten4. Die Aminosäuren konnten sich im Weltmeer anhäufen, da keine Organismen vorhanden waren, die sie konsumiert hätten! Bei genügend hoher Konzentration wurde die Bildung von Oligopeptiden und schließlich von Eiweißstoffen ermöglicht. Noch vor 50 Jahren wäre dies wohl als ein gangbarer Weg der Entstehung von Lebenssubstanz auf der Erde anerkannt worden. Heute wissen wir jedoch, daß die Eiweißstoffe zu keinerlei Lebensäußerungen befähigt sind, wenn sie nicht mit Nukleinsäuren vergesellschaftet werden.

Übereinstimmend wird angenommen, daß das Weltall etwa 6 Milliarden Jahre alt sei5 und daß sich das Leben vor ca. 2,5 Milliarden Jahren auf der Erde in einer wasserstoffhaltigen Atmosphäre zu entwickeln begonnen habe6. Die leichten Gase Wasserstoff und Helium verflüchtigten sich indessen im Laufe der Jahrmillionen aus der Erdatmosphäre. Erst als der Wasserstoff verschwunden war, konnte sich Sauerstoff anreichern und sich das uns heute bekannte Erdenleben entwickeln, das vor etwa 500 Millionen Jahren seine früheste Kunde in Form der ältesten Fossilien zurückgelassen hat.

Die einzelligen Lebewesen oder Protobionten, d. h. die Protozoen und Protophyten, können heute wegen der Kompliziertheit ihres submikroskopischen Feinbaues und der Vollkommenheit ihres Stoffwechsels unmöglich als Erstformen biologischer Entwicklungsreihen gelten. Vielmehr müssen sie hypothetische Vorläufer, die sogenannten Eobionten besitzen, die sich während Jahrmillionen aus der anorganischen

Welt entwickelt haben, über deren Gestalt und Stoffwechsel wir jedoch absolut nichts wissen.

Weil das Leben auf der Erde unter einer Wasserstoffatmosphäre, d. h. also unter anaeroben Bedingungen entstanden sein muß, wären eventuell die uns bekannten anaerob lebenden Organismen direkte Abkömmlinge der Eobionten. Da sie indessen von organischer Substanz leben, müssen sie als abgeleitete Formen betrachtet werden und scheiden deshalb als Erstbewohner der Erde aus. Umgekehrt sind Organismen, die ihren Stoffwechsel mit den Gasen der primitiven Atmosphäre zu bestreiten vermögen, wie z. B. die Ammoniak und Kohlensäure benötigenden nitrifizierenden Bakterien, ausgerechnet gierige Sauerstoffzehrer. Ihr Erscheinen ist daher frühestens nach dem Verschwinden des Wasserstoffes aus der Atmosphäre unseres Planeten denkbar. Es gibt somit heute auf der Erde keine Einzeller, die einen der Anaerobiose der hypothetischen Eobionten vergleichbaren Stoffwechsel aufweisen.

Völlig unmöglich scheint es, daß das Leben auf der Erde etwa von Anfang an die Lichtenergie für die Kohlenstoffassimilation auszunützen verstanden hätte. Bei der zentralen Stellung dieses Vorganges im heutigen biochemischen Geschehen auf der Erde ist diese Feststellung außerordentlich wichtig. Jahrmillionen bevor Chlorophyll für die Photolyse des Wassers zur Verfügung stand, müssen von unbekannten «Lebewesen» andere Energiearten für den Unterhalt ihrer Stoffsynthesen verwendet worden sein. Als solche Energiequellen werden elektrische Entladungen, die Ultraviolettstrahlung (die in der Frühzeit der Erde ähnlich wie heute hauptsächlich in den äußeren Schichten der Atmosphäre wirksam war), die Wärmestrahlung, die Radioaktivität und die kosmische Strahlung diskutiert 4.

Die Fülle dieser Möglichkeiten darf als Spektrum unserer Unkenntnis der tatsächlichen Verhältnisse bezeichnet werden.

Die Erkenntnis, daß die einzelligen Ausgangsformen der heutigen Pflanzen- und Tierwelt Vorläufer mit einem uns unbekannten Stoffwechsel hatten, zwingt zur Annahme einer vorgängigen biochemischen Evolution. Spekulationen hierüber sind bei den Biochemikern, die sich für die biologischen Grundlagen interessieren, ein beliebtes Thema. Einer Lösung dieses Problems stehen jedoch unüberwindliche

Schwierigkeiten entgegen. Der Stoffwechsel der Lebewesen, die wir in der biologischen Evolutionsgeschichte vom Menschen bis hinunter zu den Flagellaten erfassen, hat sich nämlich offenbar seit 500 Millionen Jahren nicht mehr geändert. Unter Voraussetzung der Richtigkeit der biogenetischen Grundregel, nach welcher höher entwickelte Lebewesen in ihrer individuellen ontogenetischen Entwicklung in abgekürzter Weise die Stadien der phylogenetischen Evolution durchlaufen, müßten nämlich die Einzeller und Spermatozoen einen anderen Stoffwechsel aufweisen, wenn es in den erwähnten 500 Millionen Jahren eine biochemische Evolution gegeben hätte. Nichts dergleichen läßt sich jedoch nachweisen; vielmehr tritt uns das Leben der Einzeller von allem Anfang an mit dem gleich hoch entwickelten komplizierten Kreislauf-Stoffwechsel entgegen wie bei den höheren Pflanzen und Tieren. Die grünen Flagellaten und einzelligen Grünalgen (Chlorella) sind bereits bis in alle Einzelheiten im vollen Besitze des komplizierten, heute weitgehend abgeklärten Systems der CO2-Assimilation mit seiner Verwandlung von Lichtenergie in chemische Energie und deren Verwendung zur Photolyse von Wasser, sowie mit der Übertragung von CO2 auf einen neuartigen phosphorylierten Pentosezucker 7, der in phosphorylierte Glyzerinsäure zerlegt wird, worauf schließlich durch Hydrierung ein Triosekohlehydrat entsteht. Hieraus folgt, daß sich die Kohlenstoffassimilation seit urdenklicher Zeit nicht verändert hat.

Das Gleiche gilt von der Gewinnung der Lebensenergie durch die Atmung. Der komplizierte Tricarbonsäure-Cyclus, der dem Atmungssubstrat stufenweise Wasserstoff entzieht, welcher dann auf aktivierten Sauerstoff als Acceptor übertragen wird, kommt nicht nur bei Mensch und Tier, sondern auch bei Pilzen und bei den höheren Pflanzen vor. Der Stoffwechsel der anaeroben Organismen, die wie die Hefe Zucker nicht veratmen, sondern vergären, hat sich lediglich als Variante des respiratorischen Grundvorganges erwiesen, indem statt Sauerstoff organische Verbindungen als Acceptoren für den abgespaltenen

Wasserstoff auftreten. Wenn wir die Bakterien ausnehmen, können daher die uns heute bekannten Anaerobionten wie bereits erwähnt unmöglich biochemisch ursprüngliche Typen sein, sondern sie müssen als von Aerobionten abgeleitet betrachtet werden.

Auch hinsichtlich der Speicherung der durch die Atmung gewonnenen Energie in Form von energiereichen Triphosphat-Nukleosiden scheint bei Pflanzen und Tieren unabhängig davon, ob es sich um Einzeller (Protobionten) oder Vielzeller (Metabionten) handelt, Übereinstimmung zu herrschen. Nimmt man dazu die neuesten Erkenntnisse der Elektronenmikroskopie, nach welcher das lichtmikroskopisch homogene Zellplasma bei Protozoen, Pflanzen, Tieren und dem Menschen überall die gleichen, vermutlich biochemisch aktiven submikroskopischen Strukturen wie endoplasmatisches Reticulum, Mikrosomen, Golgi-Körper und Mitochondrien erkennen läßt, ergibt sich ein überzeugendes Material für die These der monophyletischen Evolution unserer Tier- und Pflanzenwelt. Aber diese Evolution war offenbar nur morphologischer und psychischer Art. Hinsichtlich des Grundstoffwechsels hat sich das Leben, nachdem die hiezu notwendigen Reaktionen und Strukturen einmal geschaffen waren, merkwürdigerweise unerbittlich konservativ verhalten. Verschiedene Stoffgruppen sind zwar zu den für den lebensnotwendigen Stoffwechsel unentbehrlichen Verbindungen und Enzymen hinzugekommen; aber sie sind für die Frage der Entstehung des Lebens unwichtig und werden in der Botanik mit Recht als sekundäre Pflanzenstoffe bezeichnet.

Für eine biochemische Evolution der erwähnten Grundvorgänge gibt es keine Anhaltspunkte. Hiemit müssen wir uns abfinden. Trotzdem werden immer wieder Vorstöße in dieser Richtung gemacht, und ich möchte daher kurz auf einige der Hypothesen über die Entwicklung der Eobionten eingehen.

Die Entstehung lebender Substanz bei der Urzeugung wird als Biopoese bezeichnet. Das dazugehörige Adjektiv heißt englisch «biopoetic». Die nun zu schildernden Vorgänge wären somit das «biopoetische» Geschehen!

Durch die eingangs erwähnte Anhäufung organischer Verbindungen in den Urozeanen entstanden nach Pirie «probiontische

Suppen» 8. Gebildete Monomere konnten sich zufällig zu Oligomeren vereinigen und durch weitere Zufälle zu Makromolekülen polymerisieren. Da Miller bei seinen Versuchen nicht nur Aminosäuren, sondern auch kleine Mengen Essig-, Glycol- und Milchsäure fand, konnten auf diese Weise theoretisch sowohl Eiweißstoffe als auch Kohlehydrate entstehen. Ein Gemisch solcher makromolekularer Stoffe wäre dann nach Oparin zu einem wasserunlöslichen Coacervattropfen zusammengeflossen. Gewisse Eiweißstoffe hatten zufällig Enzymeigenschaften, und schon waren die Voraussetzungen für die Erzeugung eines Eobionten erfüllt. Durch die Gegenwart von Polymetaphosphaten wurde das Prinzip der Energieübertragung eingeführt, so daß sich die Möglichkeit der Entwicklung eines Stoffwechsels und der Bildung der Nukleinsäuren als Voraussetzung der Fortpflanzung ergab. Wie viele Zufälle für die Schaffung derartiger Reaktionsketten, wie sie im biochemischen Geschehen die Regel sind, nötig waren, soll an der hypothetischen Urzeugung eines einzigen Fermentes dargelegt werden.

Hoffmann-Ostenhof 9 sagt: «Es könnte angenommen werden, daß bei gleichzeitiger Anwesenheit eines organischen oxydierbaren Stoffes, ausreichenden Mengen von Sauerstoff, eines ursprünglichen Katalysators (etwa eines Schwermetallions) und von Polypeptiden die oxydierbare Substanz durch Eingehen einer lockeren Verbindung mit einer Polypeptidkette diese derart verändert, daß sie in Zusammenwirkung mit dem Schwermetallion eine beschleunigte Oxydation dieser Substanz bewirkt, die also imstande wäre, einen Katalysator zu ihrer eignen Veränderung zu induzieren.»

In ähnlicher Weise sollen die Phorphyrine als Enzyme (Katalase, Cytochrome, roter Blutfarbstoff), die Nukleosidphosphate als Energieüberträger und die Desoxyribonukleinsäure als Substrat der Vererbungssubstanz entstanden sein. Überall spielt der Zufall die Hauptrolle. Da jedoch zeitlich Aeonen von Jahren zur Verfügung standen, konnte auch das Unwahrscheinlichste zufällig verwirklicht

und ein sinnvolles Zusammenspiel unzähliger Zufallsereignisse erreicht werden.

Hier muß ich einen Exkurs über den Zufall im biologischen Geschehen einflechten. Auf Grund der Wahrscheinlichkeitslehre und der Ergebnisse der Genetik wird heute vielfach angenommen, daß die Evolution auf Zufallsmutationen basiert, von denen sich die geeigneten durchgesetzt und erhalten haben. Im Gegensatz zu dieser für die Phylogenie möglichen Erklärungsweise gibt es bei der Ontogenie keinen Zufall, was ganz besonders hervorgehoben werden muß. Zufällig mag die Begegnung der Geschlechtspartner sein. Zufällig ist sicher auch, welche Gameten bei der Befruchtung zusammentreffen und welche mutierten Gene sie mit sich bringen. Wenn aber einmal die Befruchtung stattgefunden hat, vollzieht sich die individuelle Entwicklung nicht zufällig mit dieser oder jener Wahrscheinlichkeit, sondern wenn wir von den seltenen nachträglichen somatischen Mutationen absehen, mit Sicherheit in einer vorgezeichneten Richtung. Dasselbe gilt für die biochemischen Grundvorgänge. Diese Zielstrebigkeit ist eine dem biologischen Geschehen inhärente Eigenschaft, die vorläufig in den Theorien über die Biopoese unerwähnt bleibt.

Es bleibt auch die Frage offen, ob die Phylogenie wirklich nur dem von den zufallsgläubigen Biologen verfochtenen Prinzip gehorcht, oder ob sie irgendwie gerichtet ist 10; denn es läßt sich weder in negativem noch in positivem Sinne beweisen, ob die Phylogenie ähnlich wie die Ontogenie ein — uns allerdings unbekanntes — Ziel verfolgt. Als einfaches Beispiel mag die Unterständigkeit des Fruchtknotens in den Blüten erwähnt werden, die in den meisten Entwicklungsreihen der Angiospermenfamilien unabhängig voneinander als moderne Endform entstanden ist. Dieses Organisationsmerkmal trägt den betreffenden evolutionsgeschichtlich jüngsten Pflanzen jedoch keineswegs einen erhöhten Selektionswert ein; denn niemand wird behaupten können, daß die Vertreter der unterständigen Amaryllidaceen zur Zeit aus irgendeinem Grunde lebenstüchtiger wären

als die gegenwärtigen Vertreter der oberständigen Liliaceen, aus welcher Familie sie hervorgegangen sind. Trotzdem macht sich bei allen zur Zeit in Evolution begriffenen Angiospermen eine Neigung zur Entwicklung unterständiger Fruchtknoten bemerkbar. Man muß sich daher entscheiden, ob man gehäufte Zufälle oder eine Entwicklungstendenz annehmen will.

Doch kehren wir zurück zu den Eobionten. Ein Gemisch wichtiger Lebenssubstanzen, das keinen oder, entsprechend dem hypothetischen Wesen der frühesten Eobionten, noch keinen Stoffwechsel besitzt, stellen die submikroskopischen Erreger der Virus-Krankheiten dar. Sie können in Nukleinsäure und Eiweiß zerlegt werden. Die beiden Stoffe kommen in den Virusteilchen, wie dies im Elektronenmikroskop feststellbar ist, voneinander getrennt vor. Nur die Nukleinsäuren sind infektiös und vermehrungsfähig, während das Eiweiß als passiver Träger wirkt. Trotzdem ist das erste, was die Nukleinsäuren tun, wenn sie in einer Wirtszelle zur Autoreproduktion gelangen, daß sie sich mit dem entsprechenden spezifischen Virus-Eiweiß umgeben. Die Energie und die Rohstoffe für diese Synthese liefert die Atmung der infizierten Zelle und ihr Protoplasma.

Die einfache Morphologie und das biochemische Verhalten der Viren haben sie zu einem wichtigen Objekt in der Diskussion über den Ursprung des Lebens gemacht. Sind die Viren wirklich Eobionten oder gar Lebewesen? Die Antwort auf die zweite Frage hängt von der gewählten Definition des Lebens ab. Stellt man auf die Selbständigkeit im Energiehaushalt ab, sind sie nicht lebend, sondern toten Enzympräparaten vergleichbar; begnügt man sich dagegen mit der Assimilations- und der Fortpflanzungsfähigkeit als essentielle Lebensäußerungen, dürfen die Viren als primitive Lebewesen erklärt werden.

Dessenungeachtet kann die Virusfrage jedoch keinen Beitrag zum Problem der Biopoese liefern. Denn die Viren vermögen ohne höhere Organismen nicht zu «leben,>. Sie können daher unmöglich deren Vorläufer sein. Es gibt deshalb eine Richtung, die annimmt, es handle sich nicht um Eobionten, sondern um aus höheren Lebewesen frei gewordene Gene. Andere Vermutungen nehmen an, virusartige

Teilchen seien eventuell nach den Rezepten der Biopoese unter geeigneten Bedingungen irgendwo im Weltall entstanden, und der Mensch werde auf dem Monde durch als kosmischer Staub auf unseren Satelliten gefallene Viren erwartet11. Vorläufig wird man die erwähnten Spekulationen kaum zum festen Bestande wissenschaftlicher Erkenntnis zählen dürfen.

Damit komme ich zu meiner Schlußbetrachtung, indem ich die Frage stelle: Welches ist nun eigentlich der große Fortschritt in der Beurteilung der Frage über die Entstehung des Lebens auf der Erde, welcher die einleitend erwähnte Kritik an der zurückhaltenden Einstellung der uns vorangegangenen Forschergeneration rechtfertigen würde? Aufrichtigerweise muß man gestehen, daß hinsichtlich der Grundfrage keine neuen beweisbaren Erkenntnisse errungen worden sind. Wir sind zwar viel besser über die Zustände während der eobiontischen Aera auf der Erde orientiert; die Biochemie hat gewaltige Fortschritte gemacht und die wahrhaft erstaunliche Kompliziertheit des Stoffwechselgeschehens dargelegt; die Evolutionstheorie ist weiterhin durch neue Erfahrungen untermauert worden, die darauf hinweisen, daß die höheren Pflanzen und Tiere monophyletisch aus einer gemeinsamen Wurzel entsprungen sind; was sich aber in den zwei Milliarden Jahren vor der Erscheinung der ersten Fossilien, während welcher Zeit voraussichtlich Leben auf der Erde möglich gewesen wäre, abgespielt hat, darüber wissen wir nichts Näheres. Es gibt allerdings neben den hier gestreiften Hypothesen noch andere Mutmaßungen, die ich nicht alle erwähnen konnte. Aber keine ist derart, daß man ihr irgendeine wissenschaftliche Beweiskraft zubilligen könnte. Nicht einmal in der alten Hauptfrage, ob das Leben wirklich auf der Erde entstanden oder nach der Panspermiehypothese von anderen Himmelskörpern zu uns gekommen sei 12, sind sich die Gelehrten einig!

Während die biologische Evolution durch unzählige paläontologische Beobachtungstatsachen und ontogenetische sowie genetische

Feststellungen bewiesen ist, hängt die biochemische Evolutionstheorie vorläufig noch völlig in der Luft. Es ist zwar gezeigt worden, daß in einer reduzierenden Atmosphäre die Entstehung von Monomeren der Polypeptide und der Kohlehydrate aus anorganischen Molekülen möglich ist; aber wie «es » dann weiter ging, wissen wir nicht. Unbekannt sind nach Miller und Urey 4:

a) der Weg der Peptidsynthese,

b) der Weg der Purin- und Pyrimidinsynthese,

c) der Mechanismus, der energiereiche Phosphate kontinuierlich zur Verfügung stellte,

d) der Weg der Nukleotid- und Polynukleotidbildung,

e) die Entstehungsweise der Enzyme und

f) die Entwicklung der mit der Eigenschaft der Autoreproduktion begabten Nukleinsäuren.

Ferner kennt man keine Organismen, die befähigt wären, von der anaeroben Lebensweise zum aeroben Stoffwechsel überzugehen, da Sauerstoff für sie giftig ist, während es Lebewesen gibt, wie z. B. die Hefe, die umgekehrt von der Sauerstoffatmung zur anaeroben Gärung hinüber wechseln können.

Als kritische Wissenschafter müssen wir daher zugeben, daß es außer der erwähnten Monomeren-Synthese keinen einzigen Anhaltspunkt für eine biochemische Evolution gibt. Trotzdem wollen und dürfen wir sie nicht leugnen; aber wir sind verpflichtet, alle vorgebrachten Hypothesen als geistreiche Wunschwege zu erklären und festzustellen, daß die chemische Evolutionstheorie heute noch aus lauter «missing links» besteht, d. h. sie ist erst an dem Punkte angelangt, von welchem aus die biologische Evolutionstheorie vor bald 300 Jahren ausging, nachdem 1665 die Zellen entdeckt worden waren.

Bei dieser Sachlage scheint mir die alte Zurückhaltung namentlich im Biologieunterricht weiterhin angebracht. Es geht nicht an, die unter astrophysischen Bedingungen gelungene Synthese von Aminosäuren nun als Beweis für die Entstehung des Lebens zu verkünden und alle Zwischenstufen zwischen einem solchen Molekül und einem Einzeller mit allerlei kühner Gedankenakrobatik zu überbrücken.

In der heutigen Zeit, wo die Ratio in der anorganischen Welt scheinbar alles versteht, erklärt und beherrscht, so daß jeder Autoritätsglauben mit Ausnahme der Anbetung der Macht aus dem Gemüte der heranwachsenden Generation zu verschwinden droht, muß es der Biologie vorbehalten bleiben, der Jugend das Wunderbare zu vermitteln und das Staunen zu lehren. Wenn wir auch überzeugt sind, daß sich das wahrhaft erstaunliche Zusammenspiel der Stoffwechselprozesse und selbst unsere seelischen Regungen in Zeiträumen von Jahrmillionen und Jahrmilliarden irgendwie entwickelt haben, so ist es keine Täuschung und keine Vorenthaltung grundlegender Erkenntnisse, wenn wir die großartige Harmonie in der belebten Natur ohne alberne Deutungen über deren Entstehung einfach so, wie sie sich uns darbietet, den uns Anvertrauten vor Augen führen. Und wenn dann die unvermeidliche Frage nach dem Ursprung des Lebens auftaucht, ist ein ehrliches nescio mit einem Hinweis darauf, warum man es nicht weiß, viel mehr wert als die Darlegung unbewiesener oberflächlicher eobiontischer Entwicklungsreihen.

Allen Wissenschaftern ist bewußt, daß dieses nescio kein ignorabimus ist. Die Biologen werden daher jeden wirklichen Fortschritt der Forschung über den Ursprung des Lebens mit größtem Interesse verfolgen und begrüßen. Beim jetzigen Stand der Wissenschaft jedoch und aus der Erkenntnis heraus, daß wirklich epochemachende Entdeckungen auf diesem so allgemein interessierenden Gebiete in erster Linie für politische Propaganda mißbraucht würden, mag die Biologie ruhig mit dem Leben als einer einmaligen, großartigen und wunderbaren Gegebenheit rechnen. Die Verwirklichung der Urzeugung zur Schaffung von künstlichem Leben darf sie gelassen einer fernen, weniger materialistisch eingestellten Zukunft überlassen. Denn was hülfe es dem Menschen, wenn er die künstliche Amöbe gewänne und verlöre dabei die Ehrfurcht vor dem Leben.