In der Nähe eines 400 Lichtjahre entfernten Sterns haben Astronomen jede Menge Gift entdeckt. Und gleichzeitig wertvolle Hinweise auf die Entstehung des Lebens auf der Erde gefunden. Klingt widersprüchlich, ist aber ganz normale Radioastronomie!

Wie das Leben auf der Erde genau entstanden ist, wissen wir noch nicht. Irgendwann gab es einen Punkt aus dem aus reiner Chemie sich selbst reproduzierende Organismen wurden. Wo das genau passiert ist – in der Tiefsee, auf Stränden vulkanischer Inseln oder irgendwo ganz anders ist unklar. Aber auf jeden Fall muss es auch davor schon ausreichend viele komplexe Moleküle gegeben haben. Diese präbiotischen Moleküle, Verbünde von mindestens sechs Atomen, sind absolut notwendig wenn man irgendwas basteln will, das sich selbst reproduzieren kann. Die Zutaten dafür (im Wesentlichen Wasserstoff, Kohlenstoff, Sauerstoff und Stickstoff) gab es natürlich auch auf der jungen Erde. Wir wissen allerdings seit einiger Zeit, dass all das auch im Weltall herumschwirrt und vor allem wissen wir, dass sich diese Atome auch dort zu komplexen organischen Molekülen zusammenfinden können.

Methylisocyanat im Weltall (Künstlerische Darstellung: ESO/L. Calçada)

Methylisocyanat im Weltall (Künstlerische Darstellung: ESO/L. Calçada)

Es ist also nicht auszuschließen, dass die Bausteine des Lebens im Weltall entstanden und quasi schon fertig auf die junge Erde geliefert worden sind. Zum Beispiel durch Kometen und Asteroiden auf denen wir viele dieser Moleküle direkt nachgewiesen haben. Neue astronomische Beobachtungen zeigen uns nun aber, das auch anderswo im Weltall die entsprechende Bausteine entstehen können.

Zum Beispiel beim jungen Stern IRAS 16293-2422. Der ist 400 Lichtjahre weit weg, in Größe und Masse der Sonne ähnlich aber sehr viel jünger. Er ist quasi gerade erst entstanden und noch immer von einer dichten Wolke aus Gas und Staub umgeben die aus seiner Entstehungszeit stammt. Damit ist er ein gutes Ziel für die Radioastronomie und ganz besonders für das Atacama Large Millimeter/submillimeter Array (ALMA) der Europäischen Südsternwarte. Denn mit Radioteleskopen kann man Staub und Gas ganz besonders gut beobachten.

Klingt seltsam, ist es aber nicht. Das ganze Zeug das sich in der staubigen Gasscheibe befindet kann miteinander kollidieren. Wenn dort dann zum Beispiel ein Molekül mit einem anderem zusammenstößt kann es durch die Kollisionsenergie angeregt werden. Diese Energie gibt das Molekül aber schnell wieder ab und es tut das bei einer ganz klar definierten Frequenz die von seiner Zusammensetzung abhängt und im allgemeinen im Radio/Mikrowellenbereich des elektromagnetischen Spektrums liegt. Wenn sich in so einer Staubscheibe um einen jungen Stern also komplexe Moleküle befinden, dann können sie mit einem Radioteleskop entdeckt werden.

Nur: Wie kommen die Moleküle überhaupt dorthin? Moleküle entstehen ja nicht einfach aus dem Nichts. Damit sich Moleküle bilden können müssen sich mehrere Atome zusammenfinden und sich verbinden. Und wenn der Weltraum eines ist, dann recht groß und recht leer. Rein intuitiv erscheint es unwahrscheinlich, dass genug Atome der richtigen Sorte einander so nahe kommen um Moleküle zu bilden. Aber hier geht es ja nicht um den leeren Raum sondern um die Gas/Staubwolke aus der Entstehungszeit des Sterns. Da kann ein Atom zum Beispiel auf ein Staubkorn treffen und dort liegen blieben. Und später vielleicht noch eines. Und noch eines. Jede Menge Atome liegen auf dem Staubkorn rum; vergleichsweise nahe beieinander und irgendwann können sie chemisch reagieren und ein Molekül bilden. Staubwolken sind also ideale Molekülfabriken. Und aus dem Staub der einen jungen Stern umgibt entstehen Asteroiden und Kometen und aus denen später die Planeten. Die Asteroiden/Kometen die nicht Teil der Planetenentstehung werden können später die Moleküle auf die Oberfläche der Planeten bringen. Und auch der Staub der übrig bleibt kann direkt auf die Planeten “regnen”.

Sternentstehungsregion im Sternbild Schlangenträger in dem sich auch IRAS 16293-2422 befindet (Bild: ESO/Digitized Sky Survey 2, Davide De Martin)

Sternentstehungsregion im Sternbild Schlangenträger in dem sich auch IRAS 16293-2422 befindet (Bild: ESO/Digitized Sky Survey 2, Davide De Martin)

Unsere Sonne hat ihre Jugend schon lange hinter sich, die meisten Asteroiden und Kometen und ein Großteil des Staubes ist schon verschwunden. IRAS 16293-2422 hat das alles noch vor sich. Und was komplexe Moleküle angeht scheint das System gut ausgestattet zu sein! Schon früher hat man dort Zucker gefunden. Keine herumschwirrenden Zuckerwürfel natürlich sondern Glycolaldehyd-Moleküle, die man braucht wenn man Ribose herstellen will und die ist der essentielle Bestandteil der Ribonukleinsäure, als der RNA, einer Vorstufe zur DNA.

Die Beobachtungen die Astronomen kürzlich mit ALMA durchgeführt haben, zeigen nun aber auch noch die Existenz eines anderes komplexen Moleküls: Methylisocyanat. Noch chemischer nennt sich das Zeug C2H3NO, besteht also aus drei Wasserstoffatomen, zwei Kohlenstoffatomen und je einem Stickstoff- und einem Sauerstoffatom. Das wird den Nichtchemikern wenig sagen, aber die erinnern sich vielleicht an die Katastrophe von Bhopal, bei der im Jahr 1984 ein Chemiekonzern unabsichtlich ein paar Dutzend Tonnen Methylisocyanat in die Atmosphäre entlassen hat. Es gab ein paar Tausend bis ein paar Zehntausend Todesopfer und bis zu einer halben Million Verletze. Methylisocyanat ist also definitiv kein harmloses Molekül! Es ist hochgiftig und wird zur Herstellung von Pestiziden verwendet.

Man braucht es aber auch, wenn Aminosäuren entstehen sollen und die sind ebenfalls eine Vorstufe des Lebens. Die Entdeckung mit ALMA ist genau deswegen wichtig. Sie ist nicht revolutionär; sie bestätigt im Wesentlich nur das was wir schon wissen bzw. lange vermutet haben. Komplexe organische Moleküle entstehen überall im Weltall und sie entstehen vor allem dort wo auch Planeten entstehen. Es ist also nicht unplausibel dass die Bausteine des Lebens aus dem Weltraum auf die Planeten kommen und dort die Entstehung des Lebens verursachen. Das, was ALMAs Beobachtung so besonders macht ist einerseits die Tatsache, dass sie bei einem sonnenähnlichen Stern stattfindet der nicht die Sonne ist. Wir können also das, was eventuell bei uns passiert ist nun auch woanders beobachten. Andererseits ist es eine Beobachtung die bei einem Stern stattfindet der viel jünger ist als unsere Sonne. Wir können nicht in die Vergangenheit unseres Sonnensystems schauen. Aber das Universum ist voll mit Sternen in den verschiedensten Entwicklungsstufen! Und dort können wir uns – mit etwas Glück und viel Mühe – Stück für Stück passende Systems zusammenbeobachten um so ein komplettes Bild der Entstehung von Planeten und Leben gewinnen.

Das “Gift” das IRAS 16293-2422 umkreist zeigt uns was vor 4,5 Milliarden Jahren vielleicht in unserem eigenen Sonnensystem passiert ist. Und wenn wir davon ausgehen dass wir nicht zufällig die Folgen eines außerirdischen Chemieunglücks beobachtet haben sondern einen normalen Vorgang im Kosmos stehen die Chancen gut das wir auch anderswo die Entstehung des Lebens mitverfolgen können. Bis wir irgendwann verstanden haben, wie unser eigenes Leben entstanden ist.

Kommentare (79)

  1. #1 Till
    12. Juni 2017

    Bezüglich des Entstehungsortes von Leben:

    Ich hatte das Glück, neulich einen Vortrag von Jack Szostak (Nobelpreis 2009 für die Entdeckung von Telomeren) über selbstreplizierende RNA hören zu können. Ich habe ihn gefragt, was seine bevorzugte Hypothese ist:

    Er favorisiert Einschlagskrater als den Entstehungsort von Leben. Besonders solche bei denen Meteoriten die (damals noch sehr dünne) Erdkruste durchschlagen bzw. “angeritzt” haben. Dort sind die Bausteine des Lebens noch nicht so verdünnt wie im Ozean und es gibt heiße Quellen, die als Energie- und Minerallieferant dienen und chemische Reaktionen beschleunigen.

    Falls Ihr Euch noch an meinen Bewerbsbeitrag vom letzten Jahr erinnert. Dort haben Hoffmann und ich das ausführlich in den Kommentaren diskutiert.

  2. #2 Dr. Seltsam
    12. Juni 2017

    “Jede Menge Atome liegen auf dem Staubkorn rum”. Was natürlich noch nichts mit Information in einem DNA-Strang zu tun hat. Das finde ich das Faszinierende an Leben, dass es ja aus einer Art Informationsverarbeitung besteht. Die Information, die in der DNA steckt, könnte man – theoretisch – aus ihr herauslesen, in einem anderen Medium speichern (z.B. auf einer Festplatte oder sonstwo) und sie auf andere Aminosäuren übertragen.
    Aber ein Haufen Moleküle, die sich im All angesammelt haben, ist natürlich noch keine Information. Die abgelesen werden könnte. Oder die irgendetwas hervorbringt. Der Punkt wird spannend, wenn man irgendwann entdeckt, dass tatsächlich eine Höherentwicklung, ein “Zuwachs an Information” irgendwo stattgefunden hat.

  3. #3 Florian Freistetter
    12. Juni 2017

    @Dr. Seltsam: “Aber ein Haufen Moleküle, die sich im All angesammelt haben, ist natürlich noch keine Information. Die abgelesen werden könnte. “

    Ich wüsste nicht, dass das jemand behauptet hat. Es geht nicht um die Entstehung des Lebens im All. Sondern um die Frage wie und wo die Bausteine entstehen aus denen sich später Leben entwickeln kann.

  4. #4 Smamap
    12. Juni 2017

    Und eines Tages wird klar sein, dass all die Religionen auf unserem Planeten bloße Gedankenexperimente waren, also bzgl Entstehung des Lebens völlig sinnlose Lebensinhalte.

  5. #5 bruno
    12. Juni 2017

    Frage:

    Da kann ein Atom zum Beispiel auf ein Staubkorn treffen und dort liegen blieben.

    Den Satz habe ich schon öfter gehört: was ist denn der Unterschied zwischen Staub und Atomen? Besteht das Staubkorn nicht aus Atomen? Und wie ist das Staubkorn entstanden? Ist das wieder so eine komische astronomische Stolperfalle wie die “Metalle”… ?

  6. #6 Hoffmann
    12. Juni 2017

    Hallo Till,

    Er favorisiert Einschlagskrater als den Entstehungsort von Leben.

    Das passt ja wunderbar zu meinem letzten Post #89, den ich letztes Jahr bei Deinem Wettbewerbsbeitrag gesendet hatte … 😉

  7. #7 Alderamin
    12. Juni 2017

    @bruno

    was ist denn der Unterschied zwischen Staub und Atomen?

    Staub besteht aus Partikeln, die weit größer als Atome sind, und die bereits aus Molekülen oder kristallinen Strukturen (Silikat, Kohlenstoff etc.) bestehen. “Atome” sind halt einzelne, aus Molekülen losgeschlagene (z.B durch UV-Licht) oder durch Sternwinde fortgeblasene Ionen und Radikale, die auf der Suche nach Reaktionspartnern sind.

    Und wie ist das Staubkorn entstanden?

    In der Hülle von Roten Riesen sind die Temperaturen gering genug, dass sich Moleküle bilden können. Manche Rote Riesen rußen regelrecht Kohlenstoffpartikel aus. Auch bei Supernovae reagieren die dabei entstehenden Atome in der expandieren Explosionswolke miteinander und bilden in der vergleichsweise dichten Wolke Partikel, die aneinander haften bleiben.

    Am Staub setzen sich dann auch in der Kälte des Weltraums flüchtige Stoffe wie Wasser oder Gase ab.

    Mehr dazu: http://www.spektrum.de/magazin/kosmischer-staub/827319

  8. #8 tomtoo
    12. Juni 2017

    @Alderamin

    So ein roter Riese ist sozusagen der Diesel unter den Sternen ? ; )

  9. #9 bruno
    12. Juni 2017

    @Alderamin
    genau darüber stolpere ich… Staub ist… bereits ein Molekül… auf das sich ein “Atom” setzt, um seinerseits “Moleküle” bilden zu können…. was ist der Unterschied zwischen dem “einen” und dem “anderen” Molekül? Ist das einfach der Unterschied zwischen anorganischer und organischer Chemie oder liege ich völlig falsch?
    Was aber macht das Staubkorn-Molekül für “das Atom” interessanter als dass sich “das Atom” direkt mit anderen “Atomen” zu Molekülen zusammentut als auf “Staub” zu warten?

  10. #10 Captain E.
    12. Juni 2017

    @tomtoo:

    Genau so ist es! Wir sollten also alle Dieselfahrzeuge schleunigst abschaffen. Wer weiß, was für neues Leben wir uns da heranzüchten? 😉

  11. #11 Captain E.
    12. Juni 2017

    @bruno:

    Staub, der aus einzelnen Molekülen besteht, ist aber winzig. Größerer Staub kann durchaus aus Molekülgruppen bestehen, die nur durch Adhäsion oder Kohäsion zusammenhaften. Es müssen auch alles die gleichen Moleküle sein. Atome dagegen sind meist kleiner und leichter. Gut, wenn man molekularen Wasserstoff mit Uranatomen vergleicht, dann nicht unbedingt.

  12. #12 Florian Freistetter
    12. Juni 2017

    @bruno: “Was aber macht das Staubkorn-Molekül für “das Atom” interessanter als dass sich “das Atom” direkt mit anderen “Atomen” zu Molekülen zusammentut als auf “Staub” zu warten?”

    Staub ist nicht interessanter. Aber der Staub ist halt da; das ist das ganze Zeug das von Supernova-Explosionen ausgeworfen wird; der ganze Krempel der sich im Laufe der Zeit in den Wolken der Sternentstehungsgebieten bildet. Wie sich irgendwelche Moleküle bilden ist kein Geheimnis. Die Frage ist aber wie sich ausreichend viele komplexe organische Moleküle bilden können, bei denen ganz bestimmte Atome zusammenfinden müssen. Und das im Weltall wo man sich nicht so oft trifft… Und da sind die Staubteilchen eben super Datingtreffpunkte.

  13. #13 tomtoo
    12. Juni 2017

    Datingtreffpunkt. Gefällt.

    Da wo schon was los ist geht man halt hin.

  14. #14 Alderamin
    12. Juni 2017

    @bruno

    Staub ist… bereits ein Molekül… auf das sich ein “Atom” setzt, um seinerseits “Moleküle” bilden zu können…. was ist der Unterschied zwischen dem “einen” und dem “anderen” Molekül?

    Der Entstehungsort und die Größe. Ein Korn des interstellaren Staubs hat die Größe der Partikel im Zigarettenrauch, wiegt zwischen Piko- und Milligramm und besteht aus Billionen bis Trilliarden Atomen der gleichen Art, und entstand in einem Stern.

    Und bietet einen Kondensationskeim, auf dem sich einzelne andere Atome, Ionen oder Moleküle absetzen und miteinander reagieren können, während der Staub selbst stabil ist und nicht so leicht mit irgendetwas reagiert.

  15. #15 bruno
    12. Juni 2017

    ..es wird langsam… in meinem Hirn… nachwievor: Silizium bastelt sich zu Millarden gleichen Atomen zusammen und ist dann = Staub?? Und DANN heftet sich ein C-Atom an und aufgrund seiner 4-Arme erlangt es andere Bindungen mit H,N,O?? Und dann sind es MOLEKÜLE?? Also, andere, als vorher Moleküle waren?

    @FF – ja, nein, nicht hilfreich!
    Ist die Antwort in deiner Antwort: “organisch”??
    Das “Atom”, muss ja einen “Grund” haben, sich direkt und lieber mit “Staub” zu verbinden (um hernach andere Bindungen einzugehen) – als sich DIREKT mit anderen (reaktiven) Atomen zu verbinden!!

    Wenn ich mit (Silizium-bindet-milliardenfach-Slizium-Atome richtig liege…) – ist mir nicht klar …. warum nun gerade ein C-Atom andocken muss, um hierauf mehr und anderes als Si zu binden….. und sich nicht direkt H-N-O sucht….

    Knoten im Hirn!

  16. #16 bruno
    12. Juni 2017

    ..um noch eine dumme Frage anzuhängen: es ist 10^9 bis 10^12 wahrscheinlicher – dass sich Si an weiteres Si hängt als dass C sich anhängt und ein HNO einfängt??

    Wenn ich eure Antworten so verstehe…
    Si fangt sich selbst Si Billionen bis Trilliardenfach – bevor sich C anhängt und sich langsam überlegt, lieber mi HNO zu korrelieren???

  17. #17 Alderamin
    12. Juni 2017

    @bruno

    Silizium bastelt sich zu Millarden gleichen Atomen zusammen und ist dann = Staub??

    Eher Siliziumoxid, dass sich in der Sternenhülle schon gefunden hat, wo die Atome zunächst als Plasma vorliegen und sich bei Abkühlung dann in Atome verwandeln, die sich zu Molekülen verbinden, die dann bei hohen Temperaturen aneinander gebacken werden. Dann ist es Staub.

    Und DANN heftet sich ein C-Atom an und aufgrund seiner 4-Arme erlangt es andere Bindungen mit H,N,O?

    Genau. Ein einzelnes Atom (ein freies Radikal) grapscht sich das erste andere Atom, mit dem es ein Elektron der äußeren Hülle teilen kann, weil das der wesentlich energieärmere Zustand ist. In der Nähe junger Sterne werden bereits vorhandenen Moleküle aus Wasserstoff oder Sauerstoff oder Kohlenstoff leicht von UV-Strahlung zerstört und dann schwirren die Atome als Radikale in der Gegend herum, bis sie wieder auf ein anderes, passendes Atom treffen oder an einem Staubkorn pappen bleiben. Wo dann früher oder später das nächste Atom oder ein Bruchstück eines Moleküls vorbei kommt und ebenso haften bleibt. Und dann können sie sich verbinden. Oder ein komplettes Molekül bleibt am Staub haften, bekommt irgendwann einen UV-Treffer, spaltet sich auf und verbindet sich in neuer Konfiguration, z.B. mit anderen Molekülbruchstücken. Und so können recht komplexe Gebilde entstehen, die sich so im freien Raum nicht so leicht zusammengefunden hätten. Das Staubkorn als Reagenzglas, sozusagen.

    Und dann sind es MOLEKÜLE?? Also, andere, als vorher Moleküle waren?

    Ja, viel komplexere. Nicht bloß H2 oder H2O, sondern Ameisensäure, Alkohole, Tholine und dergleichen. Kann sein, dass Bestandteile im Staub auch als Katalysator wirken und die Reaktionen beschleunigen. Bin kein Chemiker.

  18. #18 Alderamin
    12. Juni 2017

    @bruno

    Si fangt sich selbst Si Billionen bis Trilliardenfach – bevor sich C anhängt und sich langsam überlegt, lieber mi HNO zu korrelieren???

    Da, wo der Staub entsteht (in Sternenhüllen) herrschen gewisse Temperaturen, die gewisse Bindungen zulassen und andere nicht. Deswegen entsteht eben zuerst Sliziumoxid und nicht Wasser oder gar organische Moleküle. Mit weiterer Abkühlung und Entfernung vom Stern dünnt sich das Gas aus, dann kommen auch flüchtigere Moleküle zustande, aber wirklich komplexe Moleküle entstehen in der Umgebung von Sternen nicht, die sind zu empfindlich und brauchen zu lange, um zu entstehen (während sie vom Stern weggeblasen und weiter ausgedünnt werden). Dafür ist dann viele Millione Jahre Zeit, während der sie sich auf Staubkörnern ansammeln können.

  19. #19 Hoffmann
    12. Juni 2017

    @ bruno:

    Die Dinge sind ein wenig komplexer. Leider ist mein Kommentar diesbezüglich irgendwo hängen geblieben, so dass er hier nicht erscheinen kann. Vielleicht versuche ich es später noch einmal.

  20. #20 bruno
    12. Juni 2017

    @hoffmann: ich warte..
    @Aldemarin: Siziliumoxid ist SiO2?
    Ok – Temperatur… seh ich ein – aber warum … nagut, du hast es (plausibel) erklärt….
    Ich lasse das mal sickern…!!
    Soweit DANKE zur Erklärung!!

    Ob das dann so mit der NATUR korreliert und alles so faktisch richtig ist – auch in 20 Jahren – darf ich das in Frage stellen??

  21. #21 tomtoo
    12. Juni 2017

    @bruno

    Warum nicht ? Ist halt Wissenschaft.

  22. #22 Florian Freistetter
    12. Juni 2017

    @bruno: ” Und dann sind es MOLEKÜLE?? Also, andere, als vorher Moleküle waren?”

    Ich probiere es nochmal anders zu erklären.

    *) Es geht NICHT darum zu erklären wie Moleküle entstehen. “Molekül” heißt alles was aus mehreren Atomen besteht. Wir wissen wie Moleküle entstehen: In dem sich mehrere Atome nah genug zusammenfinden und eine entsprechende Bindung eingehen.
    *) Es geht um die Frage: Wie können IM WELTALL GANZ BESTIMMTE Moleküle entstehen?
    *) Und zwar: Wie können IM WELTALL KOMPLEXE ORGANISCHE MOLEKÜLE entstehen?
    *) Staub, also jede Menge Silizium-Moleküle können sich dort leicht bilden. Die entstehen in der Atmosphäre sterbender Sterne und werden bei Supernova-Explosionen ins All geschleudert und sammeln sich in den großen kosmischen Wolken aus denen später neue Sterne entstehen.
    *) Es geht NICHT um die Frage wie Staub entstehen kann.
    *) Wir wollen wissen wie Aminosäuren entstehen können; wie Zucker entstehen können und all die anderen komplexen Kohlenstoffverbindungen die die Bausteine des Lebens ausmachen.
    *) Die können in sterbenden Sternen nicht so einfach entstehen. Und im Weltall ist VIEL ZU VIEL Platz als das sich die entsprechenden Atome einfach zufällig treffen.
    *) Man braucht einen Ort an dem sich die entsprechenden Atome sammeln und “aufeinander warten” können.
    *) Diese Orte sind Staubkörner. Das Staubkorn sammelt ein H ein, später ein C, dann ein O und so weiter – und irgendwann hat es genug damit sich AUF DEM STAUBKORN die komplexen Kohlenstoffverbindungen bilden können.
    *) Atome verbinden sich nicht “lieber” mit Staub. Aber der Staub ist der einzige Ort an dem ein Atom eine realistische Chance hat auf die anderen Atome zu treffen die es braucht um komplexe Kohlenstoffverbindungen entstehen zu lassen. Jede Menge Atome landen auch nicht auf nem Staubkorn. Aber die, die es tun, können Teil eines Moleküls werden. Die anderen nicht.

  23. #23 bruno
    12. Juni 2017

    ok – was mir noch nicht einleuchtet – warum vebindet sich C erst, wenn Si sich schon milliardenmal verbunden hat mit Si … um dann erst auf das nächste NOHC zu warten?? Bis sich 10^9oder12 Si verbunden haben …. sollte doch irgendein C mittlerweile irgendein OHN gefunden haben – oder?
    Kann doch nicht sein, das Si-Si 10°9-12 mal öfter korrelieren… oder?

  24. #24 Hoffmann
    12. Juni 2017

    @ bruno:

    Ich weiß nicht, wo es klemmt. Mein Kommentar kommt nicht durch. Es erscheint beim wiederholten Versuch immer diese Meldung:

    “Doppelter Kommentar wurde entdeckt. Es sieht stark danach aus, dass du das schon einmal gesagt hast!”

    Vielleicht klappt es, wenn ich mehrere Posts draus mache …

  25. #25 Hoffmann
    12. Juni 2017

    @ bruno:

    Auch der Versuch der Stückelung klappt nicht. Na gut, kann ich nichts machen. Tut mir leid …

  26. #26 Hoffmann
    12. Juni 2017

    @ bruno:

    warum vebindet sich C erst, wenn Si sich schon milliardenmal verbunden hat mit Si … um dann erst auf das nächste NOHC zu warten?

    Staubkörner bestehen meist aus Silikat. Kohlenstoff kommt entweder als Element oder in Verbindungen mit Wasserstoff (Methan) oder Sauerstoff (CO oder CO2) vor. Dann gibt es noch Wassermoleküle, die sich als Eis anlagern können. Stickstoff ist meist als Ammoniak oder als Element vertreten.

    Das Silizium ist bereits nach dem Auskondensieren mit Sauerstoff zu Silikat verbunden, weil Silizium zu Sauerstoff eine höhere Bindungsaffinität hat als zu anderen Elementen. Darum besteht hier bereits eine “Unterlage”, auf der sich andere Elemente anlagern und zu Molekülen reagieren können.

    Durch Strahlungseinflüsse werden die Moleküle aufgespalten. Dabei erweist sich Silikat als sehr stabil, während die übrigen Verbindungen relativ leicht aufgespalten werden. Kohlenstoff hat Bindungseigenschaften, die es ihm ermöglichen, recht unkompliziert Sauerstoff, Wasserstoff und Stickstoff an sich zu binden und darüber hinaus auch Bindungen mit sich selbst einzugehen.

    Das aufgefundene Methyl-isocyanat ist eine typische Verbindung dieser Art. Sie hat die Formel:

    H3C – N = C = O

    Der linke Anteil der Formel ist ein Methyl-Radikal. Es leitet sich vom Methan (CH4) ab und entsteht durch Aufspaltung, wobei ein Wasserstoffatom abgespalten wird. Das Methylradikal ist – wie alle Radikale – sehr reaktionsfreudig, weil es gewissermaßen eine zu füllende Lücke in der Atomhälle des Kohlenstoffatoms hat. Diese Lücke wird mit dem Isocyanat-Radikal gefüllt, so dass die neue Verbindung entsteht.

    Solche strahlungsbedingten Aufspaltungen von Molekülen in Radikale und nachfolgende Neukombinationen zu komplexeren Molekülen finden auf der Stauboberfläche ständig statt. Da sich im Silikatanteil von Staubteilchen oft auch Metalle (u.a. Eisen und Nickel) befinden, ergeben sich auf der zumeist unebenen Oberfläche zugleich auch Möglichkeiten zur Katalyse solche Radikal-Reaktionen.

    Interessant ist, dass in interstellaren Wolken sehr oft Blausäure gefunden wird. Blausäure ist die Grundsubstanz für die sich daraus ableitende Nitrilchemie. Und über Nitrilchemie gehen sowohl Aminosäuren (Ausgangsmaterial für Proteine) als auch Nucleinsäurebasen (Ausgangsmaterial für RNA und DNA) hervor, die für eine spätere Lebensentstehung von fundamentaler Bedeutung sind.

    Man darf daher davon ausgehen, dass auf Exoplaneten mit erdähnlicher Beschaffenheit generell vergleichbare Voraussetzungen wie auf der Urerde vorhanden sind, was das chemische Ausgangsmaterial betrifft. Von den weiteren Entwicklungen auf dem Planeten hängt es dann ab, ob sich hieraus dann auch Lebewesen entwickeln können, oder ob am Ende alles in einem chemischen Gleichgewicht versackt.

  27. #27 Hoffmann
    12. Juni 2017

    @ bruno:

    warum vebindet sich C erst, wenn Si sich schon milliardenmal verbunden hat mit Si … um dann erst auf das nächste NOHC zu warten?

    Das Silizium ist bereits nach dem Auskondensieren mit Sauerstoff zu Silikat verbunden, weil Silizium zu Sauerstoff eine höhere Bindungsaffinität hat als zu anderen Elementen. Darum besteht hier bereits eine “Unterlage”, auf der sich andere Elemente anlagern und zu Molekülen reagieren können.

  28. #28 Hoffmann
    12. Juni 2017

    @ bruno:

    Das aufgefundene Methyl-isocyanat ist eine typische Verbindung dieser Art. Sie hat die Formel:

    H3C – N = C = O

    Der linke Anteil der Formel ist ein Methyl-Radikal. Es leitet sich vom Methan (CH4) ab und entsteht durch Aufspaltung, wobei ein Wasserstoffatom abgespalten wird. Das Methylradikal ist – wie alle Radikale – sehr reaktionsfreudig, weil es gewissermaßen eine zu füllende Lücke in der Atomhälle des Kohlenstoffatoms hat. Diese Lücke wird mit dem Isocyanat-Radikal gefüllt, so dass die neue Verbindung entsteht.

    Das Isocyanat-Radikal ist ebenfalls über die Zusammenlagerung von Radikalen hervorgegangen. Am wahrscheinlichsten entsteht es bei der Aufspaltung von Cyanwasserstoff (Blausäure mit der Formel HCN – ebenfalls sehr giftig!) in ein Cyanradikal -CN und der nachfolgenden Bindung an Sauerstoff, der bei der Spaltung von Wasser entsteht.

    Solche strahlungsbedingten Aufspaltungen von Molekülen in Radikale und nachfolgende Neukombinationen zu komplexeren Molekülen finden auf der Stauboberfläche ständig statt. Da sich im Silikatanteil von Staubteilchen oft auch Metalle (u.a. Eisen und Nickel) befinden, ergeben sich auf der zumeist unebenen Oberfläche zugleich auch Möglichkeiten zur Katalyse solche Radikal-Reaktionen.

  29. #29 Hoffmann
    12. Juni 2017

    @ bruno:

    Interessant ist, dass in interstellaren Wolken sehr oft Blausäure gefunden wird. Blausäure ist die Grundsubstanz für die sich daraus ableitende Nitrilchemie. Und über Nitrilchemie gehen sowohl Aminosäuren (Ausgangsmaterial für Proteine) als auch Nucleinsäurebasen (Ausgangsmaterial für RNA und DNA) hervor, die für eine spätere Lebensentstehung von fundamentaler Bedeutung sind.

    Man darf daher davon ausgehen, dass auf Exoplaneten mit erdähnlicher Beschaffenheit generell vergleichbare Voraussetzungen wie auf der Urerde vorhanden sind, was das chemische Ausgangsmaterial betrifft. Von den weiteren Entwicklungen auf dem Planeten hängt es dann ab, ob sich hieraus dann auch Lebewesen entwickeln können, oder ob am Ende alles in einem chemischen Gleichgewicht versackt.

  30. #30 bruno
    12. Juni 2017

    ok – #22 kam vor #23..
    alles plausibel…
    aber ich störe mich, reibe mich auf … an der letzten Aussage:

    Atome verbinden sich nicht “lieber” mit Staub. Aber der Staub ist der einzige Ort an dem ein Atom eine realistische Chance hat auf die anderen Atome zu treffen die es braucht um komplexe Kohlenstoffverbindungen entstehen zu lassen.

    Auch diese Frage habe ich nun 3x gestellt: warum???
    Warum wollen sie das? warum warten sie, bis 10°10 Si-Moleküle sich zusammengefunden haben, bevor sie an ein N oder H oder O Atom andocken???
    Wo ist mein Denkfehler??

    Sie warten, bis sich trillionen Si-Moleküle zu einem Staubkorn zusammengefunden haben?? um DANN mit EINEM(!!) N oder O oder H- ATOM zusammen zu kommen??
    OK.
    Wenn das so ist – warum???
    Was habe ich komplett nicht verstanden?

    Warum wartet C oder NOH endlich darauf – nach 10 Trillionen Si-Atomen endlich ein anderes CNOH-Atom zu treffen …. ich verstehe es wirklich nicht!!!
    Während sich eine Billion Si-Atome bindet … müsste doch statistisch bereits ein C oder H oder O oder N- Atom auf etwas anderes als Si-hoch10 gestossen sein??
    Ich checks nicht…

    was ist denn die “realistische Chance?

  31. #31 bruno
    12. Juni 2017

    @hoffmann: #24-27 existierten zu #28 noch nicht… ich lasse das mal sacken!! besten Dank derweil!!

  32. #32 Florian Freistetter
    12. Juni 2017

    @bruno: “Auch diese Frage habe ich nun 3x gestellt: warum???

    Und ich (und andere) haben sie beantwortet; offenbar unzureichend :(

    “Warum wollen sie das? warum warten sie, bis 10°10 Si-Moleküle sich zusammengefunden haben, bevor sie an ein N oder H oder O Atom andocken???”

    Sie warten nicht! Sie KÖNNEN vorher keine Moleküle bilden. Du hast den riesengroßen, leeren Weltraum. Und mitten drin ein paar Atome. Die können da rumschwirren so lange sie wollen und werden niemals einem anderen Atom nahe genug kommen um ein Molekül bilden zu können.
    Jetzt aber ist da ein Stern. Er stirbt. Am Ende bildet sich in seiner äußeren Atmosphäre Staub. Das geht unter den Bedingungen dort gut. Es entsteht jede Menge Staub. Der sterbende Stern verteilt den Staub im All.
    Jetzt hast du eine Region im All voll mit Staub und mit diversen anderen Atomen. Die Atome die vorher KEINE Moleküle bilden KONNTEN können jetzt ab und zu mit dem Staub kollidieren. Und ERST JETZT gibt es die Chance dass diese Atome sich zu Molekülen zusammenfinden.

    Ich fürchte ich kann es momentan nicht besser erklären (An die anderen: Ist meine Erklärung wirklich so unverständlich? Dann muss ich mir nochmal in Ruhe was anderes überlegen). Ich glaube dein Denkfehler liegt darin dass du dir eine Art großer Suppe von Atomen im All vorstellst und dich fragst warum nun aus denen Staub ganz leicht entsteht und die C-Verbindungen nicht. Die Frage ist aber falsch gestellt. Wenn du einen Schwung Si-Atome ins All schmeißt entsteht aus denen genau so wenig leicht Staub wie aus nem Schwung CHON komplexe Kohlenstoffverbindungen. Der Staub entsteht aber woanders und auf andere Art und unter anderen Bedingungen. Und erst nachdem der Staub entstanden ist kann er als Katalysator den C-Verbindungen beim Entstehen helfen.

  33. #33 Hoffmann
    12. Juni 2017

    was ist denn die “realistische Chance?

    Florian hat es gerade noch einmal erklärt: Silikate kondensieren zusammen mit Metallen (Eisen) und Graphit (elementarer Kohlenstoff) zuerst aus, nachdem sie in den interstellaren Raum gelangen. Dadurch steht eine Oberfläche zur Verfügung, auf der auch andere Elemente und Verbindungen auskondensieren können.

    Über die Sternstrahlung können dann auf der Oberfläche Radikale entstehen, die sich dann zu neuen Verbindungen zusammenfinden und neukombinieren. Ohne eine “Unterlage” in Gestalt eines Staubkorns wäre das nicht möglich.

  34. #34 bruno
    12. Juni 2017

    @FF: wenn ich mal drummlabern darf ist:

    Atome verbinden sich nicht “lieber” mit Staub. Aber der Staub ist der einzige Ort an dem ein Atom eine realistische Chance hat auf die anderen Atome zu treffen die es braucht um komplexe Kohlenstoffverbindungen entstehen zu lassen.

    Warum? Warum ist das “der einzige Ort”?? Was belegt das? Ehrliches Interesse!

    Desweiteren: ähem … also ist “Staub” DOCH der einzige Ort, an dem sich “Atome” LIEBER mit anderen … äh.. .Atomen verbinden möchten??
    (Also, ausser den Atomen des “Staubs”…)
    Was habe ich hier schon wieder falsch verstanden??
    Warum ist Staub der “einzige Ort”?? …an dem sich “Teilchen” treffen möchten —- ich meine, hier haben sich ja offenbar bereits [ich zitiere] Trillionen anderer Teilchen zu einem Staubkorn zusammengefunden…
    Ehrlich – entweder bin ich zu dumm …. oder jemand erklärt es mir nicht richtig 😉

    …”Kohlenstoff-Verbindungen”??
    Meine Anfrage bezog sich bereits auf organische und anorganische Chemie! Hat es dann doch irgendwas damit zu tun??

  35. #35 Hoffmann
    12. Juni 2017

    @ bruno:

    Warum ist Staub der “einzige Ort”?? …an dem sich “Teilchen” treffen möchten

    Nicht “möchten” sondern “können”. Im ansonsten sehr leeren interstellaren Raum gibt es keine weiteren “Treffpunkte”, an denen sich Atome begegnen könnten, um komplexere Moleküle zu bilden.

    Kohlenstoff-Verbindungen

    Ja, Methyl-isocyanat ist eine Kohlenstoffverbindung – erkennbar am C in der Molekülformel. Und darüber hinaus können noch weitere Kohlenstoffverbindungen auf Staubkörnern entstehen, wie z.B. die Aminosäure Glycin, die man bereits entdeckt hat, oder die ebenfalls für eine künftige Biochemie wichtige Verbindung Formamid.

  36. #36 bruno
    12. Juni 2017

    Aber der Staub ist der einzige Ort an dem ein Atom eine realistische Chance hat auf die anderen Atome zu treffen

    OK.
    Warum genau??

  37. #37 Florian Freistetter
    12. Juni 2017

    @bruno: “Warum? Warum ist das “der einzige Ort”?? Was belegt das? Ehrliches Interesse!”

    Wahrscheinlichkeit. Statistik. Der Weltraum ist groß. Und leer. SO groß und leer das selbst die Chance das zwei ausgewachsene Sterne miteinander kollidieren astronomisch gering ist. Bei Atomen noch viel mehr. Wenn du die Atome nun aber in eine relativ dichte Staubwolke steckst dann haben sie Chancen sich dort zu treffen. Stell dir einen sehr großen Raum vor. Und darin ein Haufen fliegen. Die fliegen zufällig durch die Gegend und treffen sich nie. Jetzt häng ein paar Fliegenfänger rein. Ab und zu wird eine Fliege daran kleben bleiben. Ein bisschen später vielleicht ne zweite und ne dritte. Diese drei Fliegen haben nun die Chance miteinander zu plaudern weil sie alle auf dem Fliegenfänger einander nahe sind. Ohne Fliegenfänger wären sich die drei nie so nahe gekommen.

    “ch meine, hier haben sich ja offenbar bereits [ich zitiere] Trillionen anderer Teilchen zu einem Staubkorn zusammengefunden…”

    Ich weiß wirklich nicht mehr wie ich es anders sagen soll. Der Staub entsteht AUF EINE ANDERE WEISE. Er ENTSTEHT AN EINEM ANDEREM ORT. Dort herrschen ANDERE BEDINGUNGEN. Der Staub entsteht in der Atmosphäre von Sternen. Dort kann er entstehen. Im leeren All nicht. Dort können überhaupt keine Moleküle entstehen. Aber nimm den Staub DER WOANDERS ENTSTANDEN IST und misch ihn mit ein paar Atomen und du hast einen Katalysator der dir hilft dass diese anderen Atome sich verbinden können.

    “Meine Anfrage bezog sich bereits auf organische und anorganische Chemie! Hat es dann doch irgendwas damit zu tun??”

    Nein. Es geht um die Frage: Wie kann man einzelne Atome im Weltall dazu bringen sich zu Molekülen zu verbinden. Antwort 1) In der Atmosphäre von sterbenden Sternen sind die Bedingungen geeignet damit Staub entstehen kann. Diese Antwort interessiert uns aber nicht weil wir nicht wissen wollen wie Staub entsteht, weil uns nicht die Atmosphäre von Sternen interessiert sondern der Raum zwischen den Sternen und weil wir wissen dass die Bedingungen in Sternatmosphären nicht geeignet sind für die Moleküle die uns interessieren (nämliche komplexe organische Moleküle und nicht der Staub). Antwort 2) Im Weltraum, katalysiert durch Staub.

    Ich kann es jetzt nicht mehr anders erklären. Sorry. Ich kann mir das morgen mit frischem Geist nochmal ansehen und probieren noch andere Weg zu finden mit denen ich es erklären kann. Aber heute nicht mehr.

  38. #38 bruno
    12. Juni 2017

    @Hoffmann!! Ja, danke dir …. es kommt wohl zu Überschneidungen im Internet-Verkehr…
    Also… letzte Frage (für heute): siehe #36
    Das ist mir wirklich nicht klar ….
    da schweben doch midestens so viele Si-Moleküle umeinand wie frei andockbare H oder N oder O-Atome??? Oder irre ich mich in dermassenen Grössenordnungen????

  39. #39 Florian Freistetter
    12. Juni 2017

    @bruno: “da schweben doch midestens so viele Si-Moleküle umeinand wie frei andockbare H oder N oder O-Atome??? “

    Ja. Und noch jede Menge andere Atome. Aber um die geht es nicht. Es geht um den Staub der schon vorher da ist weil er vorher in Sternen entstanden ist. Und dessen Anwesenheit es all den anderen Atomen (nicht nur den CHON) erlaubt sich zu Molekülen zu verbinden was sie sonst nicht könnten.

  40. #40 bruno
    12. Juni 2017

    oh nein! hier waren gerade hilfreiche Worte von Alderamin …. wo sind sie hin?!?
    Also -> Alderamin hats erklärt … wir sollten mal 1/2h warten, wordpress/ scilogs-server mag gerade nicht!!

  41. #41 bruno
    12. Juni 2017

    @FF – auch, wenn ich mich wiederhole: erkläre du mir doch bitte, warum CundHundOundN sich so bereitwillig viel Zeit lassen, sich an SiO2 zu binden – was ja nach “Alderamin” echt schnell zu passieren scheint, wenn ein Stern sich enthauptet….

  42. #42 bruno
    12. Juni 2017

    ok – ich habe sie gerade noch gesehen!! da waren (mehrere) sehr hilfreiche Kommentare von @Alderamin … die wurden irgendwie geschluckt und machen nun die ganze Diskussion aktuell irgendwie obsolet!!

  43. #43 PDP10
    12. Juni 2017

    @bruno:

    erkläre du mir doch bitte, warum CundHundOundN sich so bereitwillig viel Zeit lassen, sich an SiO2 zu binden – was ja nach “Alderamin” echt schnell zu passieren scheint, wenn ein Stern sich enthauptet….

    Ich glaube, du unterschätzt hier einen Faktor, den @Florian nicht explizit erwähnt hat.
    Nämlich: Zeit.

    Viel Zeit. Richtig viel Zeit. Enorm viel Zeit.

    “Echt schnell” heißt hier Jahrmillionen. Tausende von Jahrmillionen …

  44. #44 PDP10
    12. Juni 2017

    @bruno:

    Hmmmm … stimmt. Ich glaube du hast recht.

    Der Thread kam mir auch vor einer Stunde oder so noch viel länger vor … Was’n da passiert?

    @Florian? Kann das sein, dass da irgendwas kaputt ist?

  45. #45 bruno
    12. Juni 2017

    @PDP10
    sorry – aber da fehlen mindestens 2 Threads von Alderamin – die eigentlich meine Fragen beantworteten … warum die weg sindl, resp. nicht mehr erscheinen…. ->wordpress.mystery.de !!

  46. #46 bruno
    12. Juni 2017

    lets wait for morgen …. heute frage ich einfach nichts mehr …. und in 12h schauen wir mal…
    Dann kann man mir immernoch die Welt erklären!!
    <3

  47. #47 Daniel Rehbein
    Dortmund
    12. Juni 2017

    Das größte Problem ist nicht, daß sich für das Leben erst mal Moleküle bilden müssen. Sondern das größte Problem ist der ganz am Anfang des Artikels angesprochene Punkt:

    Wie wurden “aus reiner Chemie sich selbst reproduzierende Organismen”? Wie entstand die allererste DNA?

    Selbst, wenn alle Bausteine für das Leben da sind, fehlt ja noch der Mechanismus der genetischen Information. Und das Prinzip der DNA ist ja nicht gerade trivial. Wie kann so etwas spontan entstehen?

    Es ist ja auch auffällig, daß es auf der Erde nur einen einzigen genetischen Code gibt. Es gibt ein paar Abweichungen, daß bei einzelnen Lebewesen bestimmte Basen-Tripletts eine abweichende Armonosäure codieren, aber das sind minimale Abweichungen des Standard-Codes. Es gibt auf diesem ganzen Planeten keinen wirklichen zweiten genetischen Code, also einen Code, wo die Basen-Tripletts alle etwas ganz anderes bedeuten, oder wo statt Tripplets lediglich Paare oder wo statt Tripplets Viererkombinationen genutzt werden. Von dem kleinsten Einzeller, von der einzelnen Bakterien, von Pflanzen und Pilzen bis zu ausgewachsenen Säugetieren: Alles, was auf diesem Planeten lebt, benutzt denselben genetischen Code.

    Muß man darauf nicht den Schluß ziehen, daß die Entstehung sich selbst reproduzierender Organismen ein total seltenes Ereignis ist? Daß vielleicht dieses Ereignis nur auf diesem einen Planeten passiert ist, wo wir jetzt leben?

    Daß ein Planet prinzipiell lebensfreundlich ist, heißt ja nicht, daß sich dort ein genetischer Code bilden muß. In der Drake-Gleichung ist es einfach nur ein Faktor “Anteil an Planeten mit Leben”. Aufgrund der Beobachtung, daß es auf der Erde nur einen einziges genetischen Code gibt (sich also auch über die Jahrmillionen, die die Erde bereits lebensfreundlich ist, kein zweiter genetischer Code ganz neu gebildet hat), müssen wir davon ausgeben, daß dieser Faktor in der Drake-Gleichung ganz nahe bei Null liegt.

    Deshalb liegt die Vermutung nahe, daß wir doch ganz alleine im Universum sind.

  48. #48 Florian Freistetter
    12. Juni 2017

    @PDP10: “Kann das sein, dass da irgendwas kaputt ist?”

    Möglich. Ich hab nix verändert…

  49. #49 Florian Freistetter
    12. Juni 2017

    @bruno: “auch, wenn ich mich wiederhole: erkläre du mir doch bitte, warum CundHundOundN sich so bereitwillig viel Zeit lassen, sich an SiO2 zu binden”

    Sie tun es weil es vorher KEINEN STAUB GIBT an den sie sich binden können! Das hab ich doch jetzt schon mehr als ausreichend oft gesagt.

    Zuerst ist kein Staub da. Es gibt keine Moleküle. Dann ist Staub da. Und jetzt können Moleküle entstehen. Ich kanns nicht anders sagen. Sorry. Ich will jetzt auch nicht mehr nach neuen Worten suchen um alles ein Xtes Mal zu erklären. Du denkst die ganze Zeit völlig am eigentlich Punkt vorbei und hängst dich an etwas auf das nichts mit dem Thema zu tun hat. Und ich kann dir das nicht begreiflich machen.

  50. #50 gaius
    12. Juni 2017

    @Daniel Rehbein
    Um das zu erklären, reicht doch schon aus, dass mehrere genetische Codes entstanden sind, die natürlicherweise verschieden effektiv und robust sind. Und dann hat sich der “Beste” durchgesetzt – auf dem basiert jetzt alles.

  51. #51 Daniel Rehbein
    Dortmund
    13. Juni 2017

    @galus

    Wenn die Entstehung genetischer Codes tatsächlich etwas wäre, was zwangsläufig auf einem lebensfreundlichen Planeten abläuft, und sich lediglich die meisten nicht darerhaft durchgesetzt haben, dann müssten wir permanent die Entstehung und das Aussterben neuer genetischer Codes in der Natur beobachten können.

    Das heißt, es müssten immer wieder mal zumindest ein paar Einzeller mit komplett neuen genetischen Codes entstehen, die sich dann lediglich nicht weiter verbreiten. Derartige Beobachtungen gibt es aber nicht.

  52. #52 bruno
    13. Juni 2017

    ja … irgendwas habe ich nicht begriffen… aber Alderamin hats erklärt… schade, dass seine Posts – die ja schon hier lesbar waren – wieder verschwunden sind…

    Und – ich gebe mir ja Mühe … aber dann bin ich offenbar zu… was reimt sich auf krumm??
    Hirnblockade….

  53. #53 Florian Freistetter
    13. Juni 2017

    @bruno: ” schade, dass seine Posts – die ja schon hier lesbar waren – wieder verschwunden sind…”

    Ich hab sie nicht gelöscht. Warum hätte ich das tun sollen. Ich hab keine Ahnung wo die hin sind. (Im Prinzip hat er aber absolut nichts anderes gesagt als ich)

  54. #54 Captain E.
    13. Juni 2017

    Wenn ich das recht verstehe, besteht brunos Problem darin, dass er nicht versteht, wieso sich an dem im Staub vorkommenden Siliziumdioxid die treibenden Wasserstoff-, Sauerstoff-, Stickstoff- und Kohlenstoffatome nicht bereits so fest anlagern, dass sie später nicht mehr für chemische Reaktionen zur Verfügung stehen. Dazu hatte aber Hoffmann oben geschrieben:

    Das Silizium ist bereits nach dem Auskondensieren mit Sauerstoff zu Silikat verbunden, weil Silizium zu Sauerstoff eine höhere Bindungsaffinität hat als zu anderen Elementen. Darum besteht hier bereits eine “Unterlage”, auf der sich andere Elemente anlagern und zu Molekülen reagieren können.

    Die Antwort kann man also in etwa so zusammenfassen: Das ist Chemie!

  55. #55 Till
    13. Juni 2017

    @Hoffmann

    Das passt ja wunderbar zu meinem letzten Post #89, den ich letztes Jahr bei Deinem Wettbewerbsbeitrag gesendet hatte …

    genau! 😉

  56. #56 Till
    13. Juni 2017

    @Daniel Rehbein #47
    Den aktuellen Stand der Wissenschaft zu Deinen Fragen habe ich so gut ich kann in meinem Bewerbsbeitrag vom letzten Jahr zusammengefasst.

  57. #57 Alderamin
    13. Juni 2017

    @Captain E., bruno

    Komisch, meine Posts kann ich hier noch alle sehen.

    Aber ist genau richtig, was Captain E. von Hoffmann zitiert. Silizium und Sauerstoff gehen schon in der Sternenhülle bei hohen Temperaturen eine so stabile Bindung ein, dass die sich nachher nicht mehr so leicht von anderen Elementen trennen lässt. Bei diesen Temperaturen gehen aber Kohlenstoff und Wasserstoff noch keine stabilen Bindungen ein, die reißen durch die thermische Bewegung der Moleküle sofort wieder auf. Liegt halt daran, wie stabil die jeweiligen Bindungen sind.

    Komplexe Kohlenwasserstoffverbindungen können also nicht in Sternen entstehen, wohl aber auf Staubteilchen im interstellaren Raum, die selbst so stabil sind, dass sie keine Reaktionspartner mehr sein können (bis auf Metalleinschlüsse, die als Katalysatoren wirken können). Dafür bieten die Staubteilchen Oberflächen zur Ansammlung von flüchtigen Stoffen und UV-Licht von Sternen kann bestehende Moleküle aufbrechen, so dass die sich mit anderen Bruchstücken zu neuen Molekülen verbinden können.

    Es sind übrigens andere Typen von Sternen, die das UV-Licht in großer Menge produzieren (junge O- und B-Sterne mit Oberflächen-Temperaturen weit über 10000°), als diejenigen, die den Großteil des Staubs erzeugen (M- und C-Riesen mit Temperaturen von um die 3000°).

  58. #58 Artur57
    13. Juni 2017

    Mal ein anderer Ansatz: um organische Moleküle zu bilden, ist es im Weltall schlichtweg zu kalt. Diese brauchen, um zu entstehen, etwa Temperaturen wie auf der Erde und da am liebsten etwa so wie in Italien. Damit das neue Molekül nicht gleich wieder zerfällt, darf es auch wiederum nicht zu warm sein. Der Mensch sollte nicht über 42 Grad warm werden, sonst zerfallen seine Eiweißmoleküle.

    Damit es nun doch organische Moleküle gibt, kann mit dem Vorhandensein von Staub geklärt werden. Der ist auf seiner sonnenzugewandten Seite sehr heiß, auf der gegenüber liegenden sehr kalt. Mit dazwischen liegenden Abstufungen. Will heißen: die Moleküle entstehen in unmittelbarer Nähe des Staubs, weil sie nur da die erforderliche Temperatur vorfinden.

  59. #59 Alderamin
    13. Juni 2017

    @Artur57

    Der interstellare Staub ist von Sternen typischerweise viel zu weit entfernt, um nennenswert aufgeheizt zu werden. Tatsächlich zählen etwa Dunkelwolken mit sehr viel Staub zu den kältesten Orten des Universums überhaupt.

    Aber UV-Licht hat hohe Energie und da reichen einzelne Photonen, um Molekülbindungen aufzubrechen. Deswegen können O- und B-Sterne in großem Umkreis Gas ionisieren (leuchtende HII-Regionen) und eben auch auf dem Staub die Chemie befördern.

  60. #60 bruno
    13. Juni 2017

    @FF … ich weiss, dass DU nichts löscht! War überhaupt keine Unterstellung … einfach merkwürdig… ist lange klar, dass du persönlich nichts mit der Struktur, Politik oder Software irgendwas zu tun hast. (Wäre übrigens ein schöner Disclaimer!! TM!!)

    @Alderamin: ok – dann habe ich eine Psychose… naja … das mit der Temperatur wars… Si veklumpt sich einfach früher … als NOCH sich verbinden wollen… also treffen NOCH Jahre später auf sogenannte Staubteilchen – zum anschliessenden Ringelrein. Habe ich das nun (endlich) begriffen?

  61. #61 Hoffmann
    13. Juni 2017

    @ Artur57:

    Mal ein anderer Ansatz: um organische Moleküle zu bilden, ist es im Weltall schlichtweg zu kalt.

    Hier muss man aber differenzieren, was man mit “organisch” meint. In der Chemie bedeutet “organisch” alle Kohlenstoffverbindungen mit Ausnahme der Kohlenstoff-Oxide, der Kohlensäure und der Carbonate – also Methan als einfachster Kohlenwasserstoff ist bereits ein “organisches” Molekül, das in Staubwolken gefunden wurde.

    Nimmt man hingegen “organisch” im Sinne von “durch Lebewesen produziert” bzw. “aus biologischer Herkunft”, wird es in der Tat schwierig, wenn z.B. Proteine oder Nucleinsäuren auf Staubkörnern heranwachsen sollen. Dazu sind die Rahmenbedingungen dann doch zu harsch, als dass sich Makromoleküle stabil erhalten könnten.

    Doch immerhin hat man bereits Glycin als einfachste Aminosäure bereits gefunden. Und in Meteoriten, die zeitgleich mit der Sonne entstanden sind (und folglich die ursprünglichen Staubkomponenten akkumuliert haben), fanden sich noch weitere Aminosäuren sowie einige RNA-Basen, was für eine einstmalige Nitrilchemie spricht, die einst abgelaufen ist.

    An großen Molekülen hat man sogenannte Aromaten gefunden – also Abkömmlinge des Benzens, die sich zu größeren Ringsystemen kondensiert haben (sogenannte kerogene Substanzen). Auch dies spricht für eine reichhaltige Chemie auf den Staubkörnern, die sich beim Zusammenbacken zu größeren Klumpen weitere Reaktionswege erschließt.

  62. #62 Bullet
    13. Juni 2017

    @Daniel:

    dann müssten wir permanent die Entstehung und das Aussterben neuer genetischer Codes in der Natur beobachten können.

    Und das würden wir wie beobachten können? Du scheinst ja fast zu glauben, eine komplette DNA-Spirale mit 300 000 Genomen würde mal eben so *plopp* aus einer Felsspalte fallen.
    Dem ist natürlich nicht so. Und inzwischen haben “wir” DNA-Organismen den Planeten derart durchseucht, daß die Besetzung der Ökosphäre mit “unserem” System der Aminonukleotide bombenfest ist. Jegliches andere Molekül ist in dieser Umgebung nur eins: Futter.

  63. #63 Alderamin
    13. Juni 2017

    @Bullet, Daniel

    Jegliches andere Molekül ist in dieser Umgebung nur eins: Futter.

    Das, und außerdem ist die heutige oxidierende Atmosphäre eine völlig andere als die reduzierende der frühen Erde, als das Leben entstand. Nicht umsonst haben Miller und Urey eine solche reduzierende Atmosphäre in ihrem Experiment gewählt, um organische Verbindungen zu erbrüten. Sauerstoff ist doch recht aggressiv, mit Ozon kann man sogar Bakterien abtöten.

  64. #64 Artur57
    13. Juni 2017

    @Alderamin

    Nun ja, wenn das Molekül existiert, dann muss es zumindest einmal an einem Platz mit geeigneter Temperatur gewesen sein. Das wird ja auch in einer Staubscheibe irgendwnn der Fall sein. Unser Mond hat Temperaturen zwischen -160 und +130 Grad. Da ist das Richtige schon dabei. UV-Strahlung? Aber nicht aufs Molekül. Denn das löst sich dann auf.

    @Hoffmann: ja was ist organisch? Ich behaupte, immer das, was nach dem Prinzip des Leichtbaus gestaltet ist. Es wird immer das leichteste Atom genommen, das einwertig(H2), zweiwertig(O2), dreiwertig(N2), vierwertig (C) und fünfwertig (P). Andere Atome werden nur selten verwendet. Man könnte das für das Ergebnis der Evolution halten, ist es aber offenbar nicht. Die leichtesten Elemente sind auch die beweglichsten, die am schnellsten Verbindungen bauen.

  65. #65 Daniel Rehbein
    Dortmund
    13. Juni 2017

    @Till #56

    Das ist ein wirklich toll geschriebener Artikel, der mir einige Dinge sehr verständlich erklärt hat. Dem Begriff “Chemische Evolution” bin ich vorher noch nicht begegnet.

  66. #66 Hoffmann
    14. Juni 2017

    @ Artur57:

    Die leichtesten Elemente sind auch die beweglichsten, die am schnellsten Verbindungen bauen.

    Vor allen Dingen sind es auch die Elemente, die am häufigsten in den Staubscheiben vorhanden sind. Nach Wasserstoff und Helium sind Sauerstoff, Kohlenstoff und Stickstoff die häufigsten Elemente im Universum, was an der Sternentwicklung liegt.

    Noch schwerere Elemente werden nur in sehr massereichen Sternen erbrütet, die allerdings viel seltener sind als nicht ganz so massereiche Sterne, die nach dem Heliumbrennen ihre Existenz beenden. Das interstellare Medium ist daher bevorzugt mit Elementen bis Sauerstoff angereichert.

  67. #67 Spritkopf
    14. Juni 2017

    @Daniel Rehbein #51

    Wenn die Entstehung genetischer Codes tatsächlich etwas wäre, was zwangsläufig auf einem lebensfreundlichen Planeten abläuft, und sich lediglich die meisten nicht darerhaft durchgesetzt haben, dann müssten wir permanent die Entstehung und das Aussterben neuer genetischer Codes in der Natur beobachten können.

    Bullet und Alderamin haben dazu ja schon etwas gesagt. Zum Post von Bullet (“neue Lebensformen mit neuen genetischen Codes sind Futter”) noch folgende Ergänzung: Damit sich eine neue Lebensform entwickelt, braucht es einen “Ruheraum”, wo das einigermaßen ungestört passieren kann. Mit anderen Worten: eine ökologische Nische. Bei der heutigen Verbreitung von Leben sind aber so gut wie alle Nischen besetzt. Neue tun sich nur bei gravierenden Veränderungen auf, z. B. wenn eine Bucht vom Meer abgeschnitten wird, wenn sich eine neue Insel aus dem Meer erhebt oder ähnliches. Das passiert aber nicht so häufig.

    Das größte Problem ist aber: Zeit. Wenn wir heute von der Abiogenese, also der Entstehung von Leben aus unbelebter Materie reden, dann vergessen wir leicht die riesigen Zeiträume, in denen das vonstatten gegangen ist. Wir sind uns heute immer noch nicht sicher, wann tatsächlich die ersten Lebensformen auf der Erde erschienen. Die Erde ist vor 4,6 Mrd. Jahren entstanden. Ziemlich sicher hat man Spuren von Lebensformen mit einem Alter von 3,6 Mrd. Jahren entdeckt. Andere Indizien weisen auf noch ältere geologische Formationen oder Gesteine hin, in denen Spuren von Leben enthalten sein könnten, vor 3,8 Mrd. Jahren oder sogar vor 4,2 Mrd. Jahren (die allerdings sehr unsicher sind).

    Aber dennoch: Zwischen Entstehung der Erde und den ersten Lebensformen liegen mehrere Hundert Millionen Jahre bis hin zu einer Milliarde Jahre. Nur als Beispiel: Wenn wir von heute eine Milliarde Jahre zurückgehen, wo landen wir dann? In einer Zeit, in der es hauptsächlich Einzeller gab und sich gerade die ersten mehrzelligen Algen entwickelten.

    Damit sich Lebensformen entwickeln können, brauchen sie Zeit und die entsprechenden Nischen. Beides hätten Lebensformen nicht, die auf komplett neuartigen genetischen Codes basieren. Und unsere eigene Lebensspanne ist so kurz, dass wir, wenn so etwas tatsächlich vorkommen sollte, bestimmt nicht “permanent in der Natur beobachten können”.

  68. #68 Bullet
    14. Juni 2017

    öh, Spritti: bitte korrekt zitieren. Das hier:

    Zum Post von Bullet (“neue Lebensformen mit neuen genetischen Codes sind Futter”) noch folgende Ergänzung

    hab ich absichtlich nicht gesagt. Ich sagte:

    Jegliches andere Molekül [nochmal extra hervorgehoben] ist in dieser Umgebung nur eins: Futter.

    Und das mein ich, weil bereits das erste zufällig entstandene Molekül mit einer anderen als der uns vertrauten DNA/RNA/Amino-Nucleo-dingens-Konfiguration durch die belebte Umwelt (und natürlich: auch durch die von Alderamin dankenswerterweise völlig korrekt erwähnte Sauerstoffatmosphäre) sofort wieder resorbiert wird, bevor es Zeit hat, ein ähnliches Molekül anzulagern. Das müßte ja nur innerhalb von … äch, laß es 10.000 Jahre sein… passieren. Die Lebensdauer eines Moleküls eines potentiell exotischen Äquivalentes zu einem DNA-Schnipsel dürfte auf diesem Planeten aber noch bei – optimistisch geschätzt – Stunden liegen. Bis zur Ausprägung allersimpelster Strukturen auf dem Level der einfachsten Viren braucht Karpador von da aus noch einige Entwicklungsstufen.

  69. #69 Spritkopf
    14. Juni 2017

    @Bullet
    Stimmt, ich habe dich da höchst schlampig zitiert. Im Grunde war es aber das, was ich ausdrücken wollte. Ein Molekül, das potentiell irgendwann zu einer neuartigen Nicht-DNA/RNA-basierten Lebensform werden könnte, kommt erst gar nicht dahin, weil es nicht die Zeit und die Nische hat.

  70. #70 Hoffmann
    14. Juni 2017

    In Ergänzung dazu lässt sich noch Folgendes sagen:

    Der genetische Code ist Ausdruck der Translation, also des Schritts der Proteinbiosynthese, wo mit Hilfe von Basensequenzen als Matrize eine Aminosäuresequenz als Polypeptid aufgebaut wird, die dann das Ausgangsmaterial für Proteine darstellt (nach erfolgter Faltung in die Tertiärstruktur und ggf. Verarbeitung zu einer Quartärstruktur mit mehreren Polypeptiden).

    Die Translation ist ein sehr komplexer Prozess, wo mehrere Sorten von Makromolekülen involviert sind. Das bedeutet, dass hierbei ein langer Entwicklungsvorlauf stattgefunden haben musste, bevor eine regulatorische Passung erfolgte, die evolutionsfähig gewesen ist.

    Die translatierten Polypeptide mussten einerseits geeignet sein, das Gesamtsystem stabil zu erhalten, indem sie als Enzyme oder Gerüstsubstanzen bestimmte Funktionen für den Stoffwechsel oder für die Membransysteme erfüllten.

    Andererseits mussten die translatierten Polypeptide z.T. auf die Bereitstellung der RNA-Matrizen sowie der RNA-Adaptoren rückkoppeln, so dass die Translation als Prozess nicht zum Erliegen kam. Erst nachdem hier eine hinreichend funktionierende Basis gefunden worden war, konnte sich der Ur-Code in Richtung Fehlertoleranz optimieren.

    Es ist daher gar nicht so abwegig, zu vermuten, dass der genetische Code als Ausdruck einer funktionierenden Translation im Kontext mit einem funktionierenden Stoffwechselsystem nur ein einziges Mal entstanden ist, denn sobald so ein System einmal ins Funktionieren kommt und entsprechend eines Hyperzyklus gemäß Eigen/Schuster evolvierend zu mehr Komplexität hochwächst, ist es nicht mehr zu stoppen.

    Stoffwechselsysteme ohne Translation – und folglich ohne genetischen Code – werden dann verdrängt, weil sie ein geringes bis fehlendes Potenzial zur Evolution haben. Der Schluss auf eine einmalige Entstehung des genetischen Codes ist daher sehr gut begründbar, denn eine zeitgleiche Entstehung dieses doch recht komplexen Mechanismus, der sich dahinter verbirgt, ist äußerst unwahrscheinlich.

  71. #71 Alderamin
    14. Juni 2017

    @Hoffmann

    Es ist daher gar nicht so abwegig, zu vermuten, dass der genetische Code als Ausdruck einer funktionierenden Translation im Kontext mit einem funktionierenden Stoffwechselsystem nur ein einziges Mal entstanden ist

    Weißt Du zufällig, ob eigentlich irgendwer damit beschäftigt ist, durch Re-engineering (an echten Molekülen oder an simulierten) zu rekonstruieren, wie ein solcher Replikator ausgesehen haben könnte? Craig Venter beschäftigt sich ja damit, wie wenig Basenpaare ein funktionierendes Bakterium als Bauplan braucht, indem er existierende DNA immer weiter reduziert. Gibt es ähnliche Forschung auch für noch einfachere replizierende Systeme? Und wenn ja, wie weit ist man da?

    P.S.: wo ist eigentlich Dein Blog hin? Auf die tollen Artikel hätte ich gerne mal hier und da verlinkt.

  72. #72 Hoffmann
    14. Juni 2017

    @ Alderamin:

    Momentan informiere ich mich über die Zeitschrift “Life” aus Basel zum aktuellen Forschungsstand. In den Artikeln findet sich eine Menge Zusatzmaterial als Verlinkung bei den Referenzen.

    Link zu “Life”: http://www.mdpi.com/journal/life

    Gibt es ähnliche Forschung auch für noch einfachere replizierende Systeme? Und wenn ja, wie weit ist man da?

    Ad hoc weiß ich da jetzt nicht so gut bescheid, aber ich kann mich ja mal umschauen.

    wo ist eigentlich Dein Blog hin?

    Der ist aktuell auf meine Festplatte umgezogen. Nach mehrmonatiger Inaktivität habe ich mich dazu entschieden, dem verwaisten Dasein der Artikel ein Ende zu bereiten. Aber ganz weg sind sie noch nicht …

  73. #73 Alderamin
    14. Juni 2017

    @Hoffmann

    Der ist aktuell auf meine Festplatte umgezogen. Nach mehrmonatiger Inaktivität habe ich mich dazu entschieden, dem verwaisten Dasein der Artikel ein Ende zu bereiten.

    Schade. Unter dem ursprünglichen Titel “Tote We‌lten” fand ich den immer leicht, den neuen Name‌en konnte ich mir dann nicht merken und hatte versäumt, ein Lese‌zeichen darauf zu setzen.

    Falls Du die See‌ite nochmal onlie‌ne stellst – Du könntest die Adre‌esse im Feld “Oe‌rt” eintragen (was die eigentliche Ide‌ee des Feldes ist, nieme‌and will eigentlich wissen, wo ein Kome‌mentator woe‌hnt), wenn Du hier postest, dann wird es auch mehr Bese‌ucher geben. Man muss halt auffine‌dbar sein.

    Oder bee‌wirb’ Dich doch mal als Sciee‌ncebloge‌ger!

  74. #74 Alderamin
    14. Juni 2017

    @myself

    Name‌en

    usw.

    Oh Mist, da ist mir ein “e” in den copy-pasteten html-Tag geraten, mit dem ich gelegentlich den Spamfilter austrickse – der eben meinen ersten Versuch (ohne Moderationsoption) gefressen hatte.

  75. #75 Hoffmann
    14. Juni 2017

    @ Alderamin:

    Ich habe mich mal umgeschaut. Hier ist ein ganz interessanter Review-Artikel:

    http://www.rug.nl/research/zernike/education/topmasternanoscience/ns190_duim.pdf

    Falls Du die Se‌ite nochmal online stellst

    Na ja, als Archiv zum drauf verlinken, kann ich das ja noch mal machen. Aber weitere Artikel wird es auf absehbare Zeit erst mal nicht geben. Dazu fehlt mir momentan einfach der innere Antrieb. Bei den Scienceblogs könnte ich mich also nicht bewerben … 😉

  76. #76 Hoffmann
    https://toteweltenreloaded.wordpress.com/
    14. Juni 2017

    @ Alderamin:

    Du könntest die Adre‌sse im Feld “Ort” eintragen

    Ist gerade geschehen … :)

  77. #77 Alderamin
    14. Juni 2017

    @Hoffmann

    Super! Danke (#75) und danke (#76) !

  78. #78 Spritkopf
    15. Juni 2017

    @Hoffmann
    Der Begeisterung, dass du deine Texte wieder online stellst, schließe ich mich an!

  79. #79 Krypto
    16. Juni 2017

    @bruno:
    Ich weiß nicht, ob Du mittlerweile schon verstanden hast, was Florian meint. Es sind schlicht die Größenordnungen:
    Schmeiß mal 3 Tischtennisbälle in den Bodensee und schätze die Wahrscheinlichkeit und damit die Zeitdauer ab, wann sie zueinander finden.
    Dann stell Dir mal vor, Du wirfst 1 Milliarde zusammengeklebter Bälle hinein und schätzt noch einmal ab, wie lange es dauert, bis die 3 Bälle von dem Riesenklumpen eingesammelt wurden 😉
    ( Und jetzt bitte blos keine Erbsen zählen, falls so ein Klumpen nicht in den See past, nehmen wir halt ein Weltmeer 😀 )