Wie Wärme dem Leben auf die Sprünge half

Leben begegnet uns jeden Tag. Doch wie es vor rund vier Milliarden Jahren aus unbelebter Materie entstehen konnte, gehört bis heute zu den größten Rätseln der Wissenschaft. Wir erkennen Leben sofort. Doch was Leben eigentlich ist, können wir nicht eindeutig sagen.

Um seinen Ursprung zu verstehen, arbeiten Astronomie, Geowissenschaften, Chemie und Physik eng zusammen. Sie untersuchen, welche Bausteine auf der jungen Erde die ersten Moleküle des Lebens hervorgebracht haben. Im Mittelpunkt steht die Suche nach wenigen grundlegenden Prozessen und Polymeren, die allen Lebewesen gemeinsam sind und vermutlich bereits am Anfang des Lebens eine Rolle spielten.

All diese Prozesse brauchen Energie. Leben existiert nur fernab des Gleichgewichts. Heute halten hochkomplexe molekulare Nanomaschinen die Zellen am Laufen, meist mit Sonnenenergie. Doch wie gelang das auf der frühen Erde?

Neue Forschungen zeigen: Schon einfache Wärmeflüsse können Erstaunliches bewirken. Sie reichern Moleküle an, trennen Stoffgemische, beschleunigen chemische Reaktionen und schützen empfindliche Produkte vor den rauen Bedingungen der jungen Erde. So könnten natürliche Umgebungen entstanden sein, die wie ein präbiotisches Hochdurchsatz-Labor wirkten. Dr. Christof Mast nimmt sein Publikum mit zu den Anfängen des Lebens und zeigt, wie Wärme neue Einblicke in dessen Ursprung eröffnet.

Forschung

Christof Mast untersucht, wie thermische Nichtgleichgewichtsprozesse in wassergefüllten Gesteinsporen präbiotische Moleküle anreichern, selektieren und chemisch aktivieren können. Dabei analysiert er insbesondere Wärmeflüsse, Thermophorese, Ionenselektion und gekoppelte Reaktionsräume als physikalische Treiber früher Molekülevolution. Ziel seiner Forschung ist es zu verstehen, unter welchen geochemischen Bedingungen aus komplexen Stoffgemischen geordnete, reaktive und schließlich funktionale biomolekulare Systeme entstehen konnten.

Christof Mast ist habilitierter Biophysiker an der Ludwig-Maximilians-Universität München (LMU).

In Zusammenarbeit mit dem Exzellenzcluster ORIGINS und den Physikfakultäten der LMU und TU München