Ist das erste Leben auf der Erde durch Mikroblitze entstanden?

Von Markus Brauer

Gerade 18 Jahre alt war Mary Shelley, als sie sich einen Roman ausdachte, der heute als Mutter aller Horrorgeschichten gilt: „Frankenstein; or, The Modern Prometheus“ – „Frankenstein oder der moderne Prometheus“.

Der Mythos von neuem Leben aus Blitzen

Die Geschichte des medizinischen Gelehrten, der aus toter Materie ein hässliches, furchteinflößendes, mordendes Monster schafft, entstand in einem Sommer in Genf, als Gewitter mit Blitzen Mary und ihre Freunde ans Haus fesselte. Der Roman kam vor 206 Jahren, am 1. Januar 1818, in den Handel.

Mary Shelley wollte das ultimative Gruselerlebnis erschaffen. „Der Leser sollte es nicht mehr wagen, sich umzusehen, das Blut sollte in seinen Adern erstarren und sein Herzschlag sollte sich beschleunigen“, schreibt sie im Vorwort ihres „Frankenstein“-Romans.

Und so erschuf sie nach einer nächtlichen Erscheinung Frankenstein und sein Monster. Durch einen Blitzeinschlag gelingt es Victor Frankenstein tatsächlich, sein Geschöpf zum Leben zu erwecken. Als Inspiration dienten Mary Shelley die seinerzeit viel Aufsehen erregenden galvanistischen Experimente. Dabei wurden bei Leichen mit Stromstößen krampfartigen Bewegungen ausgelöst und die Fantasie genährt, Tote könnten wieder zum Leben erweckt werden.

Blitzeinschläge treiben die Evolution voran

Nicht nur im „Frankenstein“-Roman und -Film haben Blitze eine Leben spendende Wirkung. Die elektrischen Entladungen treiben auch die Evolution von Bakterien voran. Gewitter spielen in der Weiterentwicklung von Mikroorganismen eine wichtige Rolle.

Durch einen Blitzschlag nehmen im Boden lebende Bakterien bereitwilliger fremde Gene auf, hatte ein französisches Forscherteam um Pascal Simonet von der Université Lyon bereits im Jahr 2001 herausgefunden. Auch nutzen Biologen elektrische Felder häufig, um Zellwände von Bakterien für DNS oder andere Moleküle durchlässig zu machen.

Welche Rolle spielen Blitze bei der Entstehung des Lebens auf der Ur-Erde?

Vor 3,5 bis vier Milliarden Jahren war die Erde noch ein rauer Ort mit anhaltender vulkanischer Aktivität und kaum Sauerstoff in der Luft. „Und die Erde war wüst und leer, und Finsternis lag auf der Tiefe“, heißt es in der Bibel (Buch Genesis, 1,2). In dieser glühend heißen Ödnis inmitten der unendlichen Weiten des Weltalls entwickelte sich aus chemischen Prozessen das erste Leben.

Dieses Ur-Leben war das älteste Glied in einer endlosen Kette der terrestrischen Evolution. Der Ur-Ahn und Ur-Vater aller Lebewesen: Wissenschaftler haben ihn LUCA getauft – „Last Universal Common Ancestor“, den Letzten universellen gemeinsamen Vorfahren. Nach der monophyletischen (griechisch: einstämmig) Abstammungslehre lassen sich alle Daseinsformen auf der Erde – Menschen, Tiere, Pflanzen, Pilze und einzellige Formen - auf eine einzige Ur-Form zurückführen.

Wie entstanden die Lebensbausteine?

Zu dieser Zeit entstand das erste Leben auf der Erde. Als mögliche Wiegen des Lebens gelten hydrothermale Schlote im Meer, aber auch Gesteinsporen und wassergefüllte Einschlagskrater.

Ähnlich strittig wie der Ort der Lebensentstehung ist die Frage, woher die organischen Molekülbausteine für die ersten Zellen kamen. Sie könnten aus dem Weltall stammen, aber auch durch verschiedene chemische Prozesse auf der Erde selbst gebildet worden sein. Theoretisch könnten als Rohstoffe dafür Wasser sowie die Gase der damaligen Atmosphäre ausgereicht haben – darunter Wasserstoff, Methan und Ammoniak.

Welche Rolle spielten Blitze bei der Entstehung der Lebensbausteine?

Wie das berühmte Experiment der beiden US-Forscher Stanley Miller und Harold Urey im Jahr 1952 gezeigt hat, können aus den Zutaten dieser „Ur-Suppe“ einfache organische Verbindungen entstehen. Die dafür nötigen chemischen Reaktionen sind allerdings auf eine Energiezufuhr angewiesen. Miller und Urey gingen davon aus, dass auf der frühen Erde Blitze diese Aufgabe übernahmen.

Forscher um Yifan Meng von der Stanford University in den USA bezweifeln diese gängige Blitzhypothese. Stattdessen gehen sie davon aus, dass das erste Leben durch viele kleine Mikroblitze zwischen versprühenden Wassertropfen entstanden ist, wie sie etwa an Wasserfällen oder Meereswellen vorkommen. Diese Mikroblitze entstehen wie herkömmliche Blitze durch elektrische Entladung – nur im Mikromaßstab.

„Diese Mikroblitze können die umgebenden Grundzustandsmoleküle anregen, dissoziieren oder ionisieren, wodurch chemische Reaktionen in dem die Wassermikrotröpfchen umgebenden Gas stattfinden“, schreiben die Forscher in ihrer Studie. In Experimenten führten die Mikroblitze zur Bildung organischer Moleküle mit Kohlenstoff-Stickstoff-Bindungen wie Cyanwasserstoff, der Aminosäure Glycin sowie Uracil, einem wichtigen Bestandteil von RNA.

Die Studie ist im Fachjournal „Science Advances“ erschienen.

Spraying of water microdroplets forms luminescence and causes chemical reactions in surrounding gas | Science Advances https://t.co/DRHy0L9mBp — Takayuki Miyamae (@MiyamaeTakayuki) March 20, 2025

Wie Mikroblitze die präbiotische Synthese von Molekülen ermöglichten

„Mikroelektrische Entladungen zwischen entgegengesetzt geladenen Wassermikrotröpfchen erzeugen alle organischen Moleküle, die zuvor im Miller-Urey-Experiment beobachtet wurden“, berichtet Seniorautor Richard Zare. „Wir gehen davon aus, dass dies ein neuer Mechanismus für die präbiotische Synthese von Molekülen ist, die die Bausteine des Lebens bilden.“

Stanley Miller und Harold Urey simulierten die Entwicklung des genetischen Codes, indem sie die Lebensbedingungen auf der Ur-Erde im Labor nachbauten. Diese Versuche konnten zwar beweisen, dass mehrere Aminosäuren und andere Lebensbausteine aus nicht-lebender Materie durch spontane chemische Reaktionen in der „Ur-Suppe“ entstehen können, aber nicht, wann und wie es dazu kam, dass sich diese Bausteine jeweils im genetischen Code verankerten.

„Auf der frühen Erde gab es überall Wasserspritzer“

Die Wissenschaftler schließen nicht aus, dass auch größere Blitze die nötige Energie für entsprechende chemische Reaktionen liefern können, doch sie seien zu selten und der Ur-Ozean zu groß, um wirklich als realistische Ursache für den Ursprung des Lebens in Frage zu kommen.

Der neue Erklärungsansatz mit Mikroblitzen scheint demgegenüber plausibler zu sein. Denn Wasserfälle und Wellen, die Wasser durch Versprühen in kleine Tröpfchen aufteilen, waren auch schon vor vier Milliarden Jahren allgegenwärtig. „Auf der frühen Erde gab es überall Wasserspritzer – in Spalten oder an Felsen. Diese konnten sich ansammeln und diese chemische Reaktion auslösen. Ich denke, das überwindet viele der Probleme, die man mit der Miller-Urey-Hypothese hat“, resümiert Richard Zare.