Abiogenese

@article{doi101038216029a0,
    author = "Hodgson, G. W. und Baker, B.L.",
    title = "Porphyrin-Abiogenese aus Pyrrol und Formaldehyd unter simulierten geochemischen Bedingungen",
    year = "1967",
    journal = "Nature",
    url = "https://doi.org/10.1038/216029a0",
    doi = "10.1038/216029a0",
    openalex = "W2036775766",
    references = "doi101016c20130121083, doi101021ja01295a027, doi101021ja01614a001, doi101038199222a0, doi101038202125a0, doi101073pnas495737, doi101126science1173046528, doi101126science12833331214, doi101126science14736651572, openalexw331990907"
}

@book{rutten1971the2,
    author = "Rutten, M. G",
    title = "Der Ursprung des Lebens durch natürliche Ursachen",
    year = "1971",
    publisher = "Amsterdam, London, New York, Elsevier",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Rutten, M. G., 1971, Der Ursprung des Lebens durch natürliche Ursachen: Amsterdam, London, New York, Elsevier.}"
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@incollection{doi10100797814684900469,
    author = "Cole, Francis E. und Graf, E. R.",
    title = "Präkambrier ELF und Abiogenese",
    year = "1974",
    url = "https://doi.org/10.1007/978-1-4684-9004-6\_9",
    doi = "10.1007/978-1-4684-9004-6\_9",
    openalex = "W71035227",
    references = "doi1010160024320565903267, doi101016c20130121083, doi1010382151230a0, doi101038235109a0, doi101073pnas591110, doi101126science1173046528, doi101126science12833331214, doi101126science1303370245, doi101126science1683930470, doi1023072420646"
}

@book{oster1974irreversible1,
    author = "Oster, G. F. und Silver, I. L. und Tobais, C. A",
    title = "Irreversible Thermodynamik und der Ursprung des Lebens",
    year = "1974",
    publisher = "New York, London, Paris, Gordon and Breach Science Publications",
    note = "talkorigins\_source = {true}; raw\_reference = {Oster, G. F., Silver, I. L., und Tobais, C. A., 1974, Irreversible Thermodynamik und der Ursprung des Lebens: New York, London, Paris, Gordon and Breach Science Publications.}"
}

Die Beobachtungen von hydrothermalen Systemen entlang der mittelozeanischen Spreizungszonen durch den tief tauchenden Unterwasserroboter Alvin haben zu zahlreichen geologischen Theorien geführt, um Phänomene von der Wärmeströmung bis zur Bildung massiver Sulfidablagerungen zu erklären. Ungewöhnliches Leben in Form von riesigen Röhrenwürmern und Muscheln (Eos, 29. Dez. 1981) wurde entlang der submarinen heißen Quellen in chemisch reduzierenden und normalerweise giftigen schwefelhaltigen Umgebungen gefunden. Analysen von Daten über die letzten ein oder zwei Jahre haben die Grundlage für neue Lebens-Evolution-Schemata gebildet. J.B. Corliss, J.A. Baross und S.E. Hoffman haben einen Prozess skizziert, durch den Konzentrationen von Methan, Ammoniak, Wasserstoff und Metallen in mehreren Schritten reagieren können, um lebende Organismen innerhalb oder in der Nähe von submarinen hydrothermalen Systemen zu erzeugen (Oceanol. Acta, 59–69, 1981).

@article{bell1982submarine,
    author = "Bell, Peter M.",
    title = "Submarine hot springs: Origin of life?",
    year = "1982",
    journal = "Eos, Transactions American Geophysical Union",
    abstract = "Die Beobachtungen von hydrothermalen Systemen entlang der mittelozeanischen Spreizungszonen durch den tief tauchenden Unterwasserroboter Alvin haben zu zahlreichen geologischen Theorien geführt, um Phänomene von der Wärmeströmung bis zur Bildung massiver Sulfidablagerungen zu erklären. Ungewöhnliches Leben in Form von riesigen Röhrenwürmern und Muscheln (Eos, 29. Dez. 1981) wurde entlang der submarinen heißen Quellen in chemisch reduzierenden und normalerweise giftigen schwefelhaltigen Umgebungen gefunden. Analysen von Daten über die letzten ein oder zwei Jahre haben die Grundlage für neue Lebens-Evolution-Schemata gebildet. J.B. Corliss, J.A. Baross und S.E. Hoffman haben einen Prozess skizziert, durch den Konzentrationen von Methan, Ammoniak, Wasserstoff und Metallen in mehreren Schritten reagieren können, um lebende Organismen innerhalb oder in der Nähe von submarinen hydrothermalen Systemen zu erzeugen (Oceanol. Acta, 59–69, 1981).",
    url = "https://doi.org/10.1029/eo063i012p00201-04",
    doi = "10.1029/eo063i012p00201-04",
    number = "12",
    openalex = "W2022827068",
    pages = "201-201",
    volume = "63"
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@article{doi101038319618a0,
    author = "Gilbert, Walter",
    title = "Ursprung des Lebens: Die RNA-Welt",
    year = "1986",
    journal = "Nature",
    url = "https://doi.org/10.1038/319618a0",
    doi = "10.1038/319618a0",
    openalex = "W2050110866",
    references = "doi101007bf01732468, doi1010160092867482904147, doi1010160092867483901174, doi1010160092867485900923, doi101016s0074769608613704, doi101038319534a0, doi101038scientificamerican048188, doi101126science3941911, doi101126science6199841"
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@article{doi101016009286749190082a,
    author = "Pace, Norman R.",
    title = "Ursprung des Lebens – Blick auf die physikalische Umgebung",
    year = "1991",
    journal = "Cell",
    url = "https://doi.org/10.1016/0092-8674(91)90082-a",
    doi = "10.1016/0092-8674(91)90082-a",
    openalex = "W2019662242"
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@article{doi101038355125a0,
    author = "Chyba, Christopher F. und Sagan, Carl",
    title = "Endogene Produktion, exogene Lieferung und Synthese organischer Moleküle durch Impakt-Schocks: ein Inventar für den Ursprung des Lebens",
    year = "1992",
    journal = "Nature",
    url = "https://doi.org/10.1038/355125a0",
    doi = "10.1038/355125a0",
    openalex = "W2070744579",
    references = "doi1010079789400972223, doi1010160019103585901216, doi101038190389a0, doi101038331612a0, doi101038333313a0, doi101038338487a0, doi101038342139a0, doi101038343129a0, doi101126science11538074, doi101126science1303370245, doi101126science23247551225, doi101146annurevea13050185001051, schidlowski1988a, vidal1985earths"
}

In Experimenten, die vulkanische oder hydrothermale Umgebungen modellieren, wurden Aminosäuren durch Verwendung von coprecipitiertem (Ni,Fe)S und CO in Verbindung mit H2S (oder CH3SH) als Katalysator und Kondensationsmittel bei 100 °C und pH 7 bis 10 unter anaeroben, wässrigen Bedingungen in ihre Peptide umgewandelt. Diese Ergebnisse zeigen, dass Aminosäuren unter geochemisch relevanten Bedingungen aktiviert werden können. Sie stützen eine thermophile Entstehung des Lebens und ein frühes Auftreten von Peptiden in der Evolution eines primordialen Stoffwechsels.

@article{doi101126science2815377670,
    author = "Huber, Claudia and Wächtershäuser, Günter",
    title = "Peptides by Activation of Amino Acids with CO on (Ni,Fe)S Surfaces: Implications for the Origin of Life",
    year = "1998",
    journal = "Science",
    abstract = "In experiments modeling volcanic or hydrothermal settings amino acids were converted into their peptides by use of coprecipitated (Ni,Fe)S and CO in conjunction with H2S (or CH3SH) as a catalyst and condensation agent at 100 degreesC and pH 7 to 10 under anaerobic, aqueous conditions. These results demonstrate that amino acids can be activated under geochemically relevant conditions. They support a thermophilic origin of life and an early appearance of peptides in the evolution of a primordial metabolism.",
    url = "https://doi.org/10.1126/science.281.5377.670",
    doi = "10.1126/science.281.5377.670",
    openalex = "W2166068250",
    references = "doi101016s0047248478800529"
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@article{doi101016s1389556702000394,
    author = "Emeline, Alexei V. und Otroshchenko, V. A. und Ryabchuk, V. K. und Serpone, Nick",
    title = "Abiogenese und photostimulierte heterogene Reaktionen im interstellaren Medium und auf der primitiven Erde",
    year = "2002",
    journal = "Journal of Photochemistry and Photobiology C Photochemistry Reviews",
    url = "https://doi.org/10.1016/s1389-5567(02)00039-4",
    doi = "10.1016/s1389-5567(02)00039-4",
    openalex = "W2950163835",
    references = "doi101016s1010603097001184, doi101016s1389556700000022, doi101021cr00017a016, doi101021cr00035a013, doi101021ja00464a015, doi101146annurevaa25090187000323, doi101146annurevastro381427, doi10114912425756, doi1015159780691220239, openalexw617322716"
}

Ein Modell für den Ursprung der Biochemie an einem alkalischen hydrothermalen Ventil wurde entwickelt, das sich auf den Acetyl-CoA (Wood-Ljungdahl)-Weg der CO2-Fixierung und den zentralen intermediären Stoffwechsel konzentriert, der zur Synthese der Bestandteile von Purinen und Pyrimidinen führt. Die Idee, dass Acetogenese und Methanogenese die ursprünglichen Formen des Energiestoffwechsels bei den ersten freilebenden Eubakterien und Archaebakterien waren, steht im Vordergrund. Die Synthese von Formylpterin, die essentielle Intermediate des Wood-Ljungdahl-Wegs und der Purinbiosynthese sind, stellt sich als Herausforderung für frühe metabolische Systeme dar, die steile bioenergetische Anforderungen mit sich bringen, die einige, aber nicht alle Schritte der CO2-Reduktion mit geochemischen Prozessen in oder auf der Erdkruste zu verknüpfen scheinen. Inorganisch katalysierte präbiotische Analoga der Kernbiochemischen Reaktionen, die an der pterinabhängigen Methylsynthese des modernen Acetyl-CoA-Wegs beteiligt sind, werden betrachtet. Die folgenden Verbindungen erscheinen als wahrscheinliche Kandidaten für eine zentrale Beteiligung an der präbiotischen Chemie: Metallsulfide, Formiat, Kohlenmonoxid, Methylsulfid, Acetat, Formylphosphat, Carboxyphosphat, Carbamat, Carbamoylphosphat, Acetylthioester, Acetylphosphat, möglicherweise Carbonylsulfid und schließlich Pterine. Kohlenstoff könnte über Reaktionen in den frühen Stoffwechsel eingetreten sein, die kaum von denen im modernen Wood-Ljungdahl-Weg, der Pyruvat-Synthase-Reaktion und dem unvollständigen umgekehrten Citratzyklus unterschieden sind. Die wichtigsten energiereichen Intermediate waren vielleicht Acetylthioester, wobei Acetylphosphat möglicherweise als universelle metabolische Energie-Währung vor dem Ursprung der Gene diente. Stickstoff könnte als geochemisches NH3 über zwei Routen in den Stoffwechsel eingetreten sein: die Synthese von Carbamoylphosphat und reduktive Transaminierungen von Alpha-Ketosäuren. Zusammen mit Intermediate der Methylsynthese würden diese beiden Routen der Stickstoffassimilation direkt alle Intermediate der modernen Purin- und Pyrimidinbiosynthese liefern. Thermodynamische Überlegungen im Zusammenhang mit der Formylpterin-Synthese deuten darauf hin, dass die Fähigkeit, einen natürlich vorbestehenden Protonengradienten an der Ventil-Ozean-Grenzfläche über eine ATPase zu nutzen, älter ist als die Fähigkeit, einen Protonengradienten mit Chemie zu erzeugen, die durch Gene spezifiziert wird.

@article{doi101098rstb20061881,
    author = "Martin, William und Russell, Michael J.",
    title = "Über den Ursprung der Biochemie an einem alkalischen hydrothermalen Ventil",
    year = "2006",
    journal = "Philosophical Transactions of the Royal Society B Biological Sciences",
    abstract = "Ein Modell für den Ursprung der Biochemie an einem alkalischen hydrothermalen Ventil wurde entwickelt, das sich auf den Acetyl-CoA (Wood-Ljungdahl)-Weg der CO2-Fixierung und den zentralen intermediären Stoffwechsel konzentriert, der zur Synthese der Bestandteile von Purinen und Pyrimidinen führt. Die Idee, dass Acetogenese und Methanogenese die ursprünglichen Formen des Energiestoffwechsels bei den ersten freilebenden Eubakterien und Archaebakterien waren, steht im Vordergrund. Die Synthese von Formylpterin, die essentielle Intermediate des Wood-Ljungdahl-Wegs und der Purinbiosynthese sind, stellt sich als Herausforderung für frühe metabolische Systeme dar, die steile bioenergetische Anforderungen mit sich bringen, die einige, aber nicht alle Schritte der CO2-Reduktion mit geochemischen Prozessen in oder auf der Erdkruste zu verknüpfen scheinen. Inorganisch katalysierte präbiotische Analoga der Kernbiochemischen Reaktionen, die an der pterinabhängigen Methylsynthese des modernen Acetyl-CoA-Wegs beteiligt sind, werden betrachtet. Die folgenden Verbindungen erscheinen als wahrscheinliche Kandidaten für eine zentrale Beteiligung an der präbiotischen Chemie: Metallsulfide, Formiat, Kohlenmonoxid, Methylsulfid, Acetat, Formylphosphat, Carboxyphosphat, Carbamat, Carbamoylphosphat, Acetylthioester, Acetylphosphat, möglicherweise Carbonylsulfid und schließlich Pterine. Kohlenstoff könnte über Reaktionen in den frühen Stoffwechsel eingetreten sein, die kaum von denen im modernen Wood-Ljungdahl-Weg, der Pyruvat-Synthase-Reaktion und dem unvollständigen umgekehrten Citratzyklus unterschieden sind. Die wichtigsten energiereichen Intermediate waren vielleicht Acetylthioester, wobei Acetylphosphat möglicherweise als universelle metabolische Energie-Währung vor dem Ursprung der Gene diente. Stickstoff könnte als geochemisches NH3 über zwei Routen in den Stoffwechsel eingetreten sein: die Synthese von Carbamoylphosphat und reduktive Transaminierungen von Alpha-Ketosäuren. Zusammen mit Intermediate der Methylsynthese würden diese beiden Routen der Stickstoffassimilation direkt alle Intermediate der modernen Purin- und Pyrimidinbiosynthese liefern. Thermodynamische Überlegungen im Zusammenhang mit der Formylpterin-Synthese deuten darauf hin, dass die Fähigkeit, einen natürlich vorbestehenden Protonengradienten an der Ventil-Ozean-Grenzfläche über eine ATPase zu nutzen, älter ist als die Fähigkeit, einen Protonengradienten mit Chemie zu erzeugen, die durch Gene spezifiziert wird.",
    url = "https://doi.org/10.1098/rstb.2006.1881",
    doi = "10.1098/rstb.2006.1881",
    openalex = "W2125611981",
    references = "doi101007bf01140180, doi101007bf01808177, doi1010160016703794902887, doi101038319618a0, doi10103832096, doi10103835084000, doi101073pnas316153, doi101093nargki012, doi101099002077135217, doi101111j157469762001tb00576x, doi101126science1092464, doi101126science1102556, doi101126science28454232124, doi101128br4111001801977, doi101128mmbr4111001801977, doi101128mmbr6122622801997, doi101128mr6046096401996, doi101144gsjgs15430377, openalexw3041019241"
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@article{doi101016jtet200710012,
    author = "Eschenmoser, Albert",
    title = "The search for the chemistry of life's origin",
    year = "2007",
    journal = "Tetrahedron",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.tet.2007.10.012",
    doi = "10.1016/j.tet.2007.10.012",
    openalex = "W2953350983",
    references = "doi101007bf00439699, doi101007pl00006565, doi101016s0040403901994870, doi10108803701298629301, doi101098rstb20061904, lemmon1970chemical, openalexw2983085323"
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@article{doi101038nrmicro1991,
    author = "Martin, William und Baross, John A. und Kelley, Deborah S. und Russell, Michael J.",
    title = "Hydrothermal vents and the origin of life",
    year = "2008",
    journal = "Nature Reviews Microbiology",
    url = "https://doi.org/10.1038/nrmicro1991",
    doi = "10.1038/nrmicro1991",
    openalex = "W1993130196",
    references = "doi101007bf01808177, doi101038191144a0, doi101038319618a0, doi10103835036572, doi10103835084000, doi101038nature04617, doi101038nrmicro1931, doi10108010409230490460765, doi101098rstb20061881, doi101098rstb20061904, doi101111j157469762001tb00576x, doi101126science1102556, doi101126science1173046528, doi101126science20343851073, doi101144gsjgs15430377, miller1953a, openalexw3041019241"
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Trotz thermodynamischer, bioenergetischer und phylogenetischer Mängel bleibt das 81 Jahre alte Konzept der Ursoße zentral für das Mainstream-Denken über den Ursprung des Lebens. Doch Soße ist homogen in Bezug auf pH-Wert und Redoxpotential und hat daher keine Kapazität für die Kopplung von Energie durch Chemiosmose. Thermodynamische Zwänge machen die Chemiosmose für den Kohlenstoff- und Energiestoffwechsel bei allen frei lebenden Chemotrophen zwingend notwendig, und vermutlich auch für die ersten frei lebenden Zellen. Protonengradienten bilden sich natürlich an alkalischen hydrothermalen Quellen und werden als zentral für den Ursprung des Lebens angesehen. Hier betrachten wir, wie die frühesten Zellen möglicherweise eine geochemisch erzeugte protonenmotorische Kraft genutzt und dann gelernt haben, diese selbst zu erzeugen, ein Übergang, der für ihre Flucht aus den Quellen notwendig war. Die Synthese von ATP durch Chemiosmose heute beinhaltet die Erzeugung eines Ionengradienten durch gerichteten Elektronentransfer von einem Spender zu einem Akzeptor. Wir argumentieren, dass der erste Spender Wasserstoff und der erste Akzeptor CO2 war.

@article{doi101002bies200900131,
    author = "Lane, Nick und Allen, John F. und Martin, William",
    title = "Wie hat LUCA einen Lebensunterhalt verdient? Chemiosmose im Ursprung des Lebens",
    year = "2010",
    journal = "BioEssays",
    abstract = "Trotz thermodynamischer, bioenergetischer und phylogenetischer Mängel bleibt das 81 Jahre alte Konzept der Ursoße zentral für das Mainstream-Denken über den Ursprung des Lebens. Doch Soße ist homogen in Bezug auf pH-Wert und Redoxpotential und hat daher keine Kapazität für die Kopplung von Energie durch Chemiosmose. Thermodynamische Zwänge machen die Chemiosmose für den Kohlenstoff- und Energiestoffwechsel bei allen frei lebenden Chemotrophen zwingend notwendig, und vermutlich auch für die ersten frei lebenden Zellen. Protonengradienten bilden sich natürlich an alkalischen hydrothermalen Quellen und werden als zentral für den Ursprung des Lebens angesehen. Hier betrachten wir, wie die frühesten Zellen möglicherweise eine geochemisch erzeugte protonenmotorische Kraft genutzt und dann gelernt haben, diese selbst zu erzeugen, ein Übergang, der für ihre Flucht aus den Quellen notwendig war. Die Synthese von ATP durch Chemiosmose heute beinhaltet die Erzeugung eines Ionengradienten durch gerichteten Elektronentransfer von einem Spender zu einem Akzeptor. Wir argumentieren, dass der erste Spender Wasserstoff und der erste Akzeptor CO2 war.",
    url = "https://doi.org/10.1002/bies.200900131",
    doi = "10.1002/bies.200900131",
    openalex = "W2158033739",
    references = "doi101007bf01140180, doi101016jbbapap200808012, doi101038191144a0, doi10103835084000, doi101038nature04546, doi101038nature08013, doi101038nrmicro1931, doi101074jbcr000005200, doi101098rstb20021183, doi101098rstb20061904, doi101126science1173046528, doi101128mr5244524841988"
}

Für das Entstehen von Leben aus CO₂, Gestein und Wasser auf der frühen Erde war eine nachhaltige Quelle chemisch umwandelbarer Energie unerlässlich. Der Serpentinisierungsprozess stellt sich als immer wahrscheinlichere Quelle dieser Energie dar. Die Serpentinisierung der ultramafischen Kruste hätte kontinuierlich Wasserstoff, Methan, geringe Mengen Formiat und Ammoniak sowie Calcium und Spuren von Acetat, Molybdän und Wolfram an alkalische hydrothermale Quellen außerhalb des Riffs geliefert, die mit dem metallreichen, kohlenstoffhaltigen Hadean-Ozean in Kontakt standen. Siliziumdioxid und Bisulfid wurden ebenfalls an diese Quellen geliefert, wo Cherte und Sulfide von den alkalischen Lösungen durchschnitten wurden. Die so erzeugten Protonen- und Redoxgradienten stellen eine reiche Quelle natürlich erzeugter chemiosmotischer Energie dar, die aus Geochemie stammt, die lediglich von den frühesten biochemischen Systemen genutzt, nicht aber induziert werden musste. Hydrothermale Hügel, die an ähnlichen Standorten in heutigen Ozeanen akkumulieren, bieten konzeptionelle und experimentelle Modelle für die Chemie, die für das Entstehen des Lebens relevant ist, obwohl die Allgegenwart mikrobieller Gemeinschaften an solchen Standorten sowie unsere sauerstoffhaltige Atmosphäre eine exakte Analogie ausschließen.

@article{doi101111j14724669201000249x,
    author = "Russell, Michael J. und Hall, A. J. und Martin, William",
    title = "Serpentinization als Energiequelle am Ursprung des Lebens",
    year = "2010",
    journal = "Geobiology",
    abstract = "Für das Entstehen von Leben aus CO₂, Gestein und Wasser auf der frühen Erde war eine nachhaltige Quelle chemisch umwandelbarer Energie unerlässlich. Der Serpentinisierungsprozess stellt sich als immer wahrscheinlichere Quelle dieser Energie dar. Die Serpentinisierung der ultramafischen Kruste hätte kontinuierlich Wasserstoff, Methan, geringe Mengen Formiat und Ammoniak sowie Calcium und Spuren von Acetat, Molybdän und Wolfram an alkalische hydrothermale Quellen außerhalb des Riffs geliefert, die mit dem metallreichen, kohlenstoffhaltigen Hadean-Ozean in Kontakt standen. Siliziumdioxid und Bisulfid wurden ebenfalls an diese Quellen geliefert, wo Cherte und Sulfide von den alkalischen Lösungen durchschnitten wurden. Die so erzeugten Protonen- und Redoxgradienten stellen eine reiche Quelle natürlich erzeugter chemiosmotischer Energie dar, die aus Geochemie stammt, die lediglich von den frühesten biochemischen Systemen genutzt, nicht aber induziert werden musste. Hydrothermale Hügel, die an ähnlichen Standorten in heutigen Ozeanen akkumulieren, bieten konzeptionelle und experimentelle Modelle für die Chemie, die für das Entstehen des Lebens relevant ist, obwohl die Allgegenwart mikrobieller Gemeinschaften an solchen Standorten sowie unsere sauerstoffhaltige Atmosphäre eine exakte Analogie ausschließen.",
    url = "https://doi.org/10.1111/j.1472-4669.2010.00249.x",
    doi = "10.1111/j.1472-4669.2010.00249.x",
    openalex = "W2169672447",
    references = "doi101002bies200900131, doi101007bf01808177, doi101038nrmicro1991, doi101098rstb20061881, doi101098rstb20061904"
}

@article{doi101016jplrev201112002,
    author = "Saladino, Raffaele und Crestini, Claudia und Pino, Samanta und Costanzo, Giovanna und Mauro, Ernesto Di",
    title = "Formamid und der Ursprung des Lebens",
    year = "2011",
    journal = "Physics of Life Reviews",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.plrev.2011.12.002",
    doi = "10.1016/j.plrev.2011.12.002",
    openalex = "W2095429191",
    references = "doi101002bies200900131, doi101007s1108400791132, doi101016jresmic200905004, doi101073pnas591110, openalexw2983085323"
}

@incollection{doi10103713971010,
    author = "Huxley, Thomas Henry",
    title = "Biogenese und Abiogenese.",
    year = "2012",
    booktitle = "Macmillan and Co eBooks",
    url = "https://doi.org/10.1037/13971-010",
    doi = "10.1037/13971-010",
    openalex = "W2480670981"
}

@article{doi101021cr2004844,
    author = "Ruiz‐Mirazo, Kepa und Briones, Carlos und de la Escosura, Andrés",
    title = "Prebiotische Systemchemie: Neue Perspektiven für den Ursprung des Lebens",
    year = "2013",
    journal = "Chemical Reviews",
    url = "https://doi.org/10.1021/cr2004844",
    doi = "10.1021/cr2004844",
    openalex = "W2033873715",
    references = "doi1010023527607439, doi101002anie201204968, doi101006bbrc19990404, doi10100797836427811004, doi101007s1108400791132, doi1010160003269781902815, doi1010160006291x60901388, doi1010160022283668903926, doi1010160022283668903938, doi1010161074552195900314, doi101016s0022283675800830, doi101016s0022519386800479, doi101016s1389172301803224, doi101021cr020452p, doi101021ja8074506, doi101023a1006746807104, doi101038171737a0, doi101038225535b0, doi101038280445a0, doi101038343033a0, doi101038346818a0, doi101038355125a0, doi101038365566a0, doi101038381059a0, doi101038nature03959, doi101038nature04764, doi101038nature08013, doi101039c2cs35109a, doi101073pnas0912157107, doi101073pnas1106493108, doi101073pnas384351, doi101073pnas581217, doi101073pnas742560, doi101073pnas9784112, doi10108010409230490460765, doi101098rstb19520012, doi101126science1092464, doi101126science1161527, doi101126science2200121, doi101126science2705235467, doi101128mr5244524841988, doi1011861759220832, fox1958thermal"
}

Ein plötzlicher Übergang eines Systems von einem unbelebten Zustand in einen lebenden Zustand – definiert auf der Grundlage von heute lebenden Organismen – würde ein höchst unwahrscheinliches Ereignis darstellen, das kaum aus physikalischen Gesetzen vorhergesagt werden kann. Aus dieser unumstrittenen Idee wird eine selbstkonsistente Darstellung des Entstehungsprozesses des Lebens entwickelt, die auf der Möglichkeit einer Reihe von Zwischenstufen basiert. Dieser Ansatz erfordert eine besondere Art von Stabilität für diese Stufen – die dynamische kinetische Stabilität (DKS) –, die in der regulären Chemie normalerweise nicht beobachtet wird und die sich in der Persistenz von Entitäten widerspiegelt, die zur Selbstreproduktion fähig sind. Die notwendige Verbindung dieses kinetischen Verhaltens mit thermodynamischen Bedingungen weit vom Gleichgewicht entfernt wird betont, was zu einer evolutionären Sichtweise auf den Ursprung des Lebens führt, bei der sich vermehrende Entitäten mit der Dissipation freier Energie verbinden müssen. Jede Art von Entität, die an diesem Prozess beteiligt ist, muss die energetischen Kosten der Irreversibilität tragen, wodurch jedoch die kontingente Entstehung neuer Funktionen ermöglicht wird. Die Konsequenzen dieser Sichtweisen für die Erforschung der Prozesse, durch die Leben entstehen kann, werden abgeleitet.

@article{doi101098rsob130156,
    author = "Pascal, Robert und Pross, Addy und Sutherland, John D.",
    title = "Towards an evolutionary theory of the origin of life based on kinetics and thermodynamics",
    year = "2013",
    journal = "Open Biology",
    abstract = "Ein plötzlicher Übergang eines Systems von einem unbelebten Zustand in einen lebenden Zustand – definiert auf der Grundlage von heute lebenden Organismen – würde ein höchst unwahrscheinliches Ereignis darstellen, das kaum aus physikalischen Gesetzen vorhergesagt werden kann. Aus dieser unumstrittenen Idee wird eine selbstkonsistente Darstellung des Entstehungsprozesses des Lebens entwickelt, die auf der Möglichkeit einer Reihe von Zwischenstufen basiert. Dieser Ansatz erfordert eine besondere Art von Stabilität für diese Stufen – die dynamische kinetische Stabilität (DKS) –, die in der regulären Chemie normalerweise nicht beobachtet wird und die sich in der Persistenz von Entitäten widerspiegelt, die zur Selbstreproduktion fähig sind. Die notwendige Verbindung dieses kinetischen Verhaltens mit thermodynamischen Bedingungen weit vom Gleichgewicht entfernt wird betont, was zu einer evolutionären Sichtweise auf den Ursprung des Lebens führt, bei der sich vermehrende Entitäten mit der Dissipation freier Energie verbinden müssen. Jede Art von Entität, die an diesem Prozess beteiligt ist, muss die energetischen Kosten der Irreversibilität tragen, wodurch jedoch die kontingente Entstehung neuer Funktionen ermöglicht wird. Die Konsequenzen dieser Sichtweisen für die Erforschung der Prozesse, durch die Leben entstehen kann, werden abgeleitet.",
    url = "https://doi.org/10.1098/rsob.130156",
    doi = "10.1098/rsob.130156",
    openalex = "W2162557527",
    references = "doi101007bf00450633, doi101007bf00623322, doi1010160020711x94901198, doi101038171737a0, doi101038191144a0, doi101073pnas86147, doi101128mr5244524841988, doi1011861759220821, doi1023072298330, doi1023072965538, doi105860choice364495"
}

@article{doi101038nmeth2893,
    author = "Attwater, James und Holliger, Philipp",
    title = "A synthetic approach to Abiogenese",
    year = "2014",
    journal = "Nature Methods",
    url = "https://doi.org/10.1038/nmeth.2893",
    doi = "10.1038/nmeth.2893",
    openalex = "W2010389635",
    references = "doi10103835053176, doi101038nature02791, doi101038nature08013, doi101038nature12051, doi101038nchem1110, doi101073pnas95126854, doi101126science1060786, doi101126science1190719, doi101126science1217622, doi101126science1241459"
}

@article{doi101038nrg3841,
    author = "Higgs, Paul G. und Lehman, Niles",
    title = "The RNA World: molekulare Kooperation am Ursprung des Lebens",
    year = "2014",
    journal = "Nature Reviews Genetics",
    url = "https://doi.org/10.1038/nrg3841",
    doi = "10.1038/nrg3841",
    openalex = "W1970977492",
    references = "doi101007bf00420631, doi101016jchembiol201303012, doi101016jplrev201206001, doi101038nature08013, doi101126science1092464, doi101126science1241888, doi101128mmbr6122392611997"
}

Dieser Artikel stellt eine Neuformulierung der submarinen alkalinen Hydrothermaltheorie für den Ursprung des Lebens vor, basierend auf jüngsten experimentellen Befunden. Die Theorie betrachtet das Leben, wie andere selbstorganisierende Systeme im Universum, als unvermeidliche Folge bestimmter Ungleichgewichte. In diesem Fall handelte es sich um zwei Ungleichgewichte: (1) im Redoxpotential zwischen Wasserstoff plus Methan und den den Stromkreis schließenden Elektronenakzeptoren wie Nitrit, Nitrat, ferrisches Eisen und Kohlendioxid, und (2) im pH-Gradienten zwischen einem sauren äußeren Ozean und einem alkalischen hydrothermalen Fluid. Sowohl CO2 als auch CH4 waren gleichermaßen die ultimativen Quellen für organischen Kohlenstoff, und die Metallsulfide sowie Oxyhydroxide wirkten als protoenzymatische Katalysatoren. Die Erkenntnis, die nun 50 Jahre alt ist, dass membranüberspannende Gradienten, anstatt organischer Zwischenprodukte, eine vitale Rolle bei den Lebensprozessen spielen, stellt die Idee der „präbiotischen Chemie" in Frage. Sie stützt unsere eigene Vorschläge, dass Experimente nach der Art von Nano-Engines suchen sollten, die die Vorläufer molekularer Motoren – wie Pyrophosphat-Synthetase und ähnliche, die durch diese Gradienten angetrieben werden – sein müssen, die das Leben funktionieren lassen. Es sind diese mutmaßlichen freien Energie- oder Ungleichgewichts-Konverter, die vermutlich aus Mineralien bestehen, die die frühesten anorganischen Membranen bilden, die sich als Kandidaten für zukünftige Experimente anbieten, da sie als Hindernisse für vektorielle ionische Ströme wirken. Schlüsselwörter: Methanotrophie – Ursprung des Lebens. Astrobiology 14, 308-343. Die Fixierung anorganischen Kohlenstoffs in organisches Material (Autotrophie) ist eine Voraussetzung für das Leben und setzt den Ausgangspunkt der biologischen Evolution. (Fuchs, 2011) Weitere signifikante Fortschritte mit der eng an Membranen gebundenen H(+)-PPase-Familie sollten zu einem vertieften Verständnis der grundlegenden Anforderungen für den biologischen Transport von Protonen durch Membranen und dessen Kopplung an die Phosphorylierung führen. (Baltscheffsky et al., 1999).

@article{doi101089ast20131110,
    author = "Russell, Michael J. und Barge, Laura M. und Bhartia, R. und Bocanegra, Dylan und Bracher, Paul J. und Branscomb, Elbert und Kidd, Richard und McGlynn, Shawn E. und Meier, David H. und Nitschke, Wolfgang und Shibuya, Takazo und Vance, S. und White, Lauren M. und Kanik, I.",
    title = "The Drive to Life on Wet and Icy Worlds",
    year = "2014",
    journal = "Astrobiology",
    abstract = {Dieser Artikel stellt eine Neuformulierung der submarinen alkalinen Hydrothermaltheorie für den Ursprung des Lebens vor, basierend auf jüngsten experimentellen Befunden. Die Theorie betrachtet das Leben, wie andere selbstorganisierende Systeme im Universum, als unvermeidliche Folge bestimmter Ungleichgewichte. In diesem Fall handelte es sich um zwei Ungleichgewichte: (1) im Redoxpotential zwischen Wasserstoff plus Methan und den den Stromkreis schließenden Elektronenakzeptoren wie Nitrit, Nitrat, ferrisches Eisen und Kohlendioxid, und (2) im pH-Gradienten zwischen einem sauren äußeren Ozean und einem alkalischen hydrothermalen Fluid. Sowohl CO2 als auch CH4 waren gleichermaßen die ultimativen Quellen für organischen Kohlenstoff, und die Metallsulfide sowie Oxyhydroxide wirkten als protoenzymatische Katalysatoren. Die Erkenntnis, die nun 50 Jahre alt ist, dass membranüberspannende Gradienten, anstatt organischer Zwischenprodukte, eine vitale Rolle bei den Lebensprozessen spielen, stellt die Idee der „präbiotischen Chemie" in Frage. Sie stützt unsere eigenen Vorschläge, dass Experimente nach der Art von Nano-Engines suchen sollten, die die Vorläufer molekularer Motoren – wie Pyrophosphat-Synthetase und ähnliche, die durch diese Gradienten angetrieben werden – sein müssen, die das Leben funktionieren lassen. Es sind diese mutmaßlichen freien Energie- oder Ungleichgewichts-Konverter, die vermutlich aus Mineralien bestehen, die die frühesten anorganischen Membranen bilden, die sich als Kandidaten für zukünftige Experimente anbieten, da sie als Hindernisse für vektorielle ionische Ströme wirken. Schlüsselwörter: Methanotrophie – Ursprung des Lebens. Astrobiology 14, 308-343. Die Fixierung anorganischen Kohlenstoffs in organisches Material (Autotrophie) ist eine Voraussetzung für das Leben und setzt den Ausgangspunkt der biologischen Evolution. (Fuchs, 2011) Weitere signifikante Fortschritte mit der eng an Membranen gebundenen H(+)-PPase-Familie sollten zu einem vertieften Verständnis der grundlegenden Anforderungen für den biologischen Transport von Protonen durch Membranen und dessen Kopplung an die Phosphorylierung führen. (Baltscheffsky et al., 1999).},
    url = "https://doi.org/10.1089/ast.2013.1110",
    doi = "10.1089/ast.2013.1110",
    openalex = "W2081345082",
    references = "doi101002cbdv200790052, doi101016jastropartphys201303001, doi101016jepsl201110040, doi101098rsob130156, doi101128mmbr0001009"
}

Entweder zur Aufrechterhaltung der Autotrophie oder als Vorstufe zur Heterotrophie ist die organische Synthese aus einem umweltverfügbaren C1-Grundstoffmolekül für den Ursprung des Lebens entscheidend. Neue Erkenntnisse ergänzen wichtige Ergebnisse der Literatur und deuten darauf hin, dass Wasserstoffcyanid—„Blausäure"—dieser Grundstoff war.

@article{doi101002anie201506585,
    author = "Sutherland, John D.",
    title = "The Origin of Life—Out of the Blue",
    year = "2015",
    journal = "Angewandte Chemie International Edition",
    abstract = {Either to sustain autotrophy, or as a prelude to heterotrophy, organic synthesis from an environmentally available C1 feedstock molecule is crucial to the origin of life. Recent findings augment key literature results and suggest that hydrogen cyanide--"Blausäure"--was that feedstock.},
    url = "https://doi.org/10.1002/anie.201506585",
    doi = "10.1002/anie.201506585",
    openalex = "W1865631169",
    references = "doi101016s0040403901994870, doi101021cr2004844, doi101023a1006746807104, doi101098rsob130156, doi10247509201301, oró1961aminoacid"
}

@article{doi101016jcub201506016,
    author = "Pressman, Abe und Blanco, Celia und Chen, Irene A.",
    title = "The RNA World as a Model System to Study the Origin of Life",
    year = "2015",
    journal = "Current Biology",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.cub.2015.06.016",
    doi = "10.1016/j.cub.2015.06.016",
    openalex = "W1879750355",
    references = "doi101007s1108400791132, doi101016jchembiol201303012, doi1011861759220832"
}

Hydrothermale Felder auf der präbiotischen Erde sind Kandidaten für Umgebungen der Biogenese. Wir schlagen ein Modell vor, in dem molekulare Systeme, die durch Zyklen der Hydratation und Dehydratation an solchen Orten angetrieben werden, eine chemische Evolution in dehydrierten Filmen auf Mineraloberflächen durchlaufen, gefolgt von einer Einkapselung und kombinatorischen Selektion in einer hydratisierten Bulk-Phase. Die dehydrierte Phase kann aus konzentrierten Eutektika-Gemischen oder multilamellaren flüssigkristallinen Matrizen bestehen. Beide Bedingungen organisieren und konzentrieren potenzielle Monomere und fördern dadurch Polymerisationsreaktionen, die durch reduzierte Wasseraktivität in der dehydrierten Phase angetrieben werden. Im Fall von multilamellaren Lipidmatrizen werden synthetisierte Polymere bei der Rehydratation in Lipidvesikel eingefangen, um eine Vielzahl molekularer Systeme zu erzeugen. Jedes Vesikel stellt einen Protocell dar, ein „Experiment" in einer natürlichen Version der kombinatorischen Chemie. Anschließend können zwei Arten von Selektionsprozessen stattfinden. Der erste ist ein physikalischer Prozess, bei dem relativ stabile molekulare Systeme bevorzugt selektiert werden. Der zweite ist ein chemischer Prozess, bei dem seltene Kombinationen von einkapselten Polymeren Systeme bilden, die in der Lage sind, Energie und Nährstoffe einzufangen, um durch katalysierte Polymerisation zu wachsen. Bei anhaltendem Zyklieren über längere Zeiträume werden solche kombinatorischen Prozesse molekulare Systeme hervorbringen, die die grundlegenden Eigenschaften des Lebens aufweisen.

@article{doi103390life5010872,
    author = "Damer, Bruce und Deamer, David W.",
    title = "Coupled Phases and Combinatorial Selection in Fluctuating Hydrothermal Pools: A Scenario to Guide Experimental Approaches to the Origin of Cellular Life",
    year = "2015",
    journal = "Life",
    abstract = {Hydrothermale Felder auf der präbiotischen Erde sind Kandidaten für Umgebungen der Biogenese. Wir schlagen ein Modell vor, in dem molekulare Systeme, die durch Zyklen der Hydratation und Dehydratation an solchen Orten angetrieben werden, eine chemische Evolution in dehydrierten Filmen auf Mineraloberflächen durchlaufen, gefolgt von einer Einkapselung und kombinatorischen Selektion in einer hydratisierten Bulk-Phase. Die dehydrierte Phase kann aus konzentrierten Eutektika-Gemischen oder multilamellaren flüssigkristallinen Matrizen bestehen. Beide Bedingungen organisieren und konzentrieren potenzielle Monomere und fördern dadurch Polymerisationsreaktionen, die durch reduzierte Wasseraktivität in der dehydrierten Phase angetrieben werden. Im Fall von multilamellaren Lipidmatrizen werden synthetisierte Polymere bei der Rehydratation in Lipidvesikel eingefangen, um eine Vielzahl molekularer Systeme zu erzeugen. Jedes Vesikel stellt einen Protocell dar, ein „Experiment" in einer natürlichen Version der kombinatorischen Chemie. Anschließend können zwei Arten von Selektionsprozessen stattfinden. Der erste ist ein physikalischer Prozess, bei dem relativ stabile molekulare Systeme bevorzugt selektiert werden. Der zweite ist ein chemischer Prozess, bei dem seltene Kombinationen von einkapselten Polymeren Systeme bilden, die in der Lage sind, Energie und Nährstoffe einzufangen, um durch katalysierte Polymerisation zu wachsen. Bei anhaltendem Zyklieren über längere Zeiträume werden solche kombinatorischen Prozesse molekulare Systeme hervorbringen, die die grundlegenden Eigenschaften des Lebens aufweisen.},
    url = "https://doi.org/10.3390/life5010872",
    doi = "10.3390/life5010872",
    openalex = "W1993942594",
    references = "doi101007s1108400791132, doi101073pnas1117774109"
}

In den letzten 70 Jahren haben präbiotische Chemiker sehr erfolgreich die Moleküle des Lebens synthetisiert, von Aminosäuren bis zu Nukleotiden. Dennoch gibt es zwischen einem Großteil dieser Chemie und den Stoffwechselwegen von Zellen, was Substrate, Katalysatoren und synthetische Wege betrifft, kaum Ähnlichkeiten. Im Gegensatz dazu bieten alkalische hydrothermale Quellen Bedingungen, die denen ähneln, die von modernen Autotrophen genutzt werden, doch gibt es nur begrenzte experimentelle Belege dafür, dass solche Bedingungen präbiotische Chemie antreiben könnten. Im Hadean, in Abwesenheit von Sauerstoff, sollen alkalische Quellen als elektrochemische Strömungsreaktoren gewirkt haben, in denen alkalische Flüssigkeiten, die mit H2 gesättigt waren, mit relativ sauren Ozeanwässern, die reich an CO2 waren, durch ein Labyrinth miteinander verbundener Mikroporen mit dünnen anorganischen Wänden, die katalytische Fe(Ni)S-Mineralien enthielten, gemischt wurden. Der pH-Unterschied über diese dünnen Barrieren erzeugte natürliche Protonengradienten mit einer äquivalenten Stärke und Polarität wie die Protonenmotorische Kraft, die für die Kohlenstofffixierung in existierenden Bakterien und Archaeen erforderlich ist. Wie solche Gradienten die Kohlenstoffreduktion oder den Energiefluss vor dem Aufkommen organischer Protocellen mit Genen und Proteinen antreiben konnten, ist unbekannt. Arbeiten der letzten zehn Jahre deuten auf mehrere mögliche Hypothesen hin, die derzeit in Laborversuchen, Feldbeobachtungen und phylogenetischen Rekonstruktionen des ancestralen Stoffwechsels getestet werden. Wir analysieren die verwirrenden Unterschiede im Kohlenstoff- und Energiestoffwechsel in methanogenen Archaeen und acetogenen Bakterien, um einen möglichen ancestralen Mechanismus der CO2-Reduktion in alkalischen hydrothermalen Quellen vorzuschlagen. Basierend auf diesem Mechanismus zeigen wir, dass die Evolution des aktiven Ionenpumpens die tiefe Divergenz von Bakterien und Archaeen antreiben konnte.

@article{doi101089ast20151406,
    author = "Sojo, Víctor und Herschy, Barry und Whicher, Alexandra und Camprubí, Eloi und Lane, Nick",
    title = "The Origin of Life in Alkaline Hydrothermal Vents",
    year = "2016",
    journal = "Astrobiology",
    abstract = "In den letzten 70 Jahren haben präbiotische Chemiker sehr erfolgreich die Moleküle des Lebens synthetisiert, von Aminosäuren bis zu Nukleotiden. Dennoch gibt es zwischen einem Großteil dieser Chemie und den Stoffwechselwegen von Zellen, was Substrate, Katalysatoren und synthetische Wege betrifft, kaum Ähnlichkeiten. Im Gegensatz dazu bieten alkalische hydrothermale Quellen Bedingungen, die denen ähneln, die von modernen Autotrophen genutzt werden, doch gibt es nur begrenzte experimentelle Belege dafür, dass solche Bedingungen präbiotische Chemie antreiben könnten. Im Hadean, in Abwesenheit von Sauerstoff, sollen alkalische Quellen als elektrochemische Strömungsreaktoren gewirkt haben, in denen alkalische Flüssigkeiten, die mit H2 gesättigt waren, mit relativ sauren Ozeanwässern, die reich an CO2 waren, durch ein Labyrinth miteinander verbundener Mikroporen mit dünnen anorganischen Wänden, die katalytische Fe(Ni)S-Mineralien enthielten, gemischt wurden. Der pH-Unterschied über diese dünnen Barrieren erzeugte natürliche Protonengradienten mit einer äquivalenten Stärke und Polarität wie die Protonenmotorische Kraft, die für die Kohlenstofffixierung in existierenden Bakterien und Archaeen erforderlich ist. Wie solche Gradienten die Kohlenstoffreduktion oder den Energiefluss vor dem Aufkommen organischer Protocellen mit Genen und Proteinen antreiben konnten, ist unbekannt. Arbeiten der letzten zehn Jahre deuten auf mehrere mögliche Hypothesen hin, die derzeit in Laborversuchen, Feldbeobachtungen und phylogenetischen Rekonstruktionen des ancestralen Stoffwechsels getestet werden. Wir analysieren die verwirrenden Unterschiede im Kohlenstoff- und Energiestoffwechsel in methanogenen Archaeen und acetogenen Bakterien, um einen möglichen ancestralen Mechanismus der CO2-Reduktion in alkalischen hydrothermalen Quellen vorzuschlagen. Basierend auf diesem Mechanismus zeigen wir, dass die Evolution des aktiven Ionenpumpens die tiefe Divergenz von Bakterien und Archaeen antreiben konnte.",
    url = "https://doi.org/10.1089/ast.2015.1406",
    doi = "10.1089/ast.2015.1406",
    openalex = "W2267335000",
    references = "doi101002bies200900131, doi101007bf01140180"
}

Zusammenfassung Wie und wo entstand das Leben auf der Erde? Bislang wurden verschiedene Umgebungen als plausible Standorte für den Ursprung des Lebens vorgeschlagen. Allerdings haben sich die Diskussionen auf eine begrenzte Phase der chemischen Evolution oder das Entstehen einer spezifischen chemischen Funktion von proto-biologischen Systemen konzentriert. Es bleibt unklar, welche geochemischen Situationen alle Stufen der chemischen Evolution antreiben könnten, von der Kondensation einfacher anorganischer Verbindungen bis hin zum Entstehen selbsttragender Systeme, die sich zu modernen biologischen Systemen entwickeln lassen. In diesem Überblickswerk fassen wir berichtete experimentelle und theoretische Befunde zur präbiotischen Chemie, die für dieses Thema relevant sind, zusammen, einschließlich der Verfügbarkeit biologisch essentieller Elemente (N und P) auf der Hadean-Erde, der abiotischen Synthese der Bausteine des Lebens (Aminosäuren, Peptide, Ribose, Nukleobasen, Fettsäuren, Nukleotide und Oligonukleotide), ihrer Polymerisation zu Bio-Makromolekülen (Peptide und Oligonukleotide) und dem Entstehen biologischer Funktionen der Replikation und Kompartimentalisierung. Aus den Übersichten geht hervor, dass die Vollendung der chemischen Evolution mindestens acht Reaktionsbedingungen erfordert: (1) reduzierter Gasphasenzustand, (2) alkalischer pH-Wert, (3) Gefrierpunkt-Temperatur, (4) Süßwasser, (5) trocken/trocken-nasser Zyklus, (6) Kopplung mit hochenergetischen Reaktionen, (7) Heiz-Kühl-Zyklus im Wasser und (8) außerirdische Zufuhr der Bausteine des Lebens und reaktiver Nährstoffe. Die Notwendigkeit dieser sich gegenseitig ausschließenden Bedingungen zeigt deutlich, dass der Ursprung des Lebens nicht an einem einzigen Ort stattfand; vielmehr erforderte er hochdiverse und dynamische Umgebungen, die miteinander verbunden waren, um den intramolekularen Transport von Reaktionsprodukten und Reaktanten durch Flüssigkeitszirkulation zu ermöglichen. Zukünftige experimentelle Forschung, die die Bedingungen des vorgeschlagenen Modells nachahmt, wird voraussichtlich weitere Einschränkungen für die Prozesse und Mechanismen des Ursprungs des Lebens liefern.

@article{doi101016jgsf201707007,
    author = "Kitadai, N. und Maruyama, S.",
    title = "Ursprung der Bausteine des Lebens: Eine Übersicht",
    year = "2017",
    journal = "Geoscience Frontiers",
    abstract = "Zusammenfassung Wie und wo entstand das Leben auf der Erde? Bislang wurden verschiedene Umgebungen als plausible Standorte für den Ursprung des Lebens vorgeschlagen. Allerdings haben sich die Diskussionen auf eine begrenzte Phase der chemischen Evolution oder das Entstehen einer spezifischen chemischen Funktion von proto-biologischen Systemen konzentriert. Es bleibt unklar, welche geochemischen Situationen alle Stufen der chemischen Evolution antreiben könnten, von der Kondensation einfacher anorganischer Verbindungen bis hin zum Entstehen selbsttragender Systeme, die sich zu modernen biologischen Systemen entwickeln lassen. In diesem Überblickswerk fassen wir berichtete experimentelle und theoretische Befunde zur präbiotischen Chemie, die für dieses Thema relevant sind, zusammen, einschließlich der Verfügbarkeit biologisch essentieller Elemente (N und P) auf der Hadean-Erde, der abiotischen Synthese der Bausteine des Lebens (Aminosäuren, Peptide, Ribose, Nukleobasen, Fettsäuren, Nukleotide und Oligonukleotide), ihrer Polymerisation zu Bio-Makromolekülen (Peptide und Oligonukleotide) und dem Entstehen biologischer Funktionen der Replikation und Kompartimentalisierung. Aus den Übersichten geht hervor, dass die Vollendung der chemischen Evolution mindestens acht Reaktionsbedingungen erfordert: (1) reduzierter Gasphasenzustand, (2) alkalischer pH-Wert, (3) Gefrierpunkt-Temperatur, (4) Süßwasser, (5) trocken/trocken-nasser Zyklus, (6) Kopplung mit hochenergetischen Reaktionen, (7) Heiz-Kühl-Zyklus im Wasser und (8) außerirdische Zufuhr der Bausteine des Lebens und reaktiver Nährstoffe. Die Notwendigkeit dieser sich gegenseitig ausschließenden Bedingungen zeigt deutlich, dass der Ursprung des Lebens nicht an einem einzigen Ort stattfand; vielmehr erforderte er hochdiverse und dynamische Umgebungen, die miteinander verbunden waren, um den intramolekularen Transport von Reaktionsprodukten und Reaktanten durch Flüssigkeitszirkulation zu ermöglichen. Zukünftige experimentelle Forschung, die die Bedingungen des vorgeschlagenen Modells nachahmt, wird voraussichtlich weitere Einschränkungen für die Prozesse und Mechanismen des Ursprungs des Lebens liefern.",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.gsf.2017.07.007",
    doi = "10.1016/J.GSF.2017.07.007",
    is_oa = "true",
    number = "4",
    pages = "1117-1153",
    semanticscholar_citation_count = "349",
    semanticscholar_id = "b0926c65e24d5418043226bdf1055eaf2178a79e",
    volume = "9"
}

Das Aufkommen funktioneller Kooperation zwischen den drei Hauptklassen von Biomolekülen – Nukleinsäuren, Peptiden und Lipiden – definiert das Leben auf molekularer Ebene. Wie jedoch solche wechselseitig voneinander abhängigen molekularen Systeme aus präbiotischer Chemie hervorgegangen sind, bleibt ein Rätsel. Eine Schlüsselhypothese, die vor über 40 Jahren von Crick, Orgel und Woese formuliert wurde, besagt, dass das frühe Leben einfacher gewesen sein muss. Konkret wurde vorgeschlagen, dass eine frühe urtümliche Biologie keine Proteine und DNA besaß, sondern sich stattdessen auf RNA als den wichtigsten Biopolymer stützte, der nicht nur für die Speicherung und Vermehrung genetischer Informationen verantwortlich ist, sondern auch für die Katalyse, d. h. den Stoffwechsel. Tatsächlich gibt es überzeugende Belege für eine solche „RNA-Welt", insbesondere in der Struktur des Ribosoms als wahrscheinlichem molekularen Fossil aus jener Zeit. Dennoch könnte man berechtigt fragen, ob RNA allein für die Aufgabe ausreicht. Aus rein chemischer Sicht ist RNA ein Molekül mit eher einheitlicher Zusammensetzung, bei dem alle vier Basen organische Heterocyclen ähnlicher Größe und vergleichbarer Polarität sowie pK a-Werte umfassen. Daher decken RNA-Moleküle ein viel schmäleres Spektrum sterischer, elektronischer und physikochemischer Eigenschaften ab als beispielsweise die 20 Aminosäure-Seitenketten von Proteinen. In diesem Beitrag untersuchen wir das funktionelle Potenzial von RNA (und anderen Nukleinsäuren) hinsichtlich der Selbstreplikation, Katalyse und Assemblierung zu einfachen protozellulären Einheiten.

@article{doi101017s0033583517000038,
    author = "Wachowius, Falk und Attwater, James und Holliger, Philipp",
    title = "Nukleinsäuren: Funktion und Potenzial für die Abiogenese",
    year = "2017",
    journal = "Quarterly Reviews of Biophysics",
    abstract = "Das Aufkommen funktioneller Kooperation zwischen den drei Hauptklassen von Biomolekülen – Nukleinsäuren, Peptiden und Lipiden – definiert das Leben auf molekularer Ebene. Wie jedoch solche wechselseitig voneinander abhängigen molekularen Systeme aus präbiotischer Chemie hervorgegangen sind, bleibt ein Rätsel. Eine Schlüsselhypothese, die vor über 40 Jahren von Crick, Orgel und Woese formuliert wurde, besagt, dass das frühe Leben einfacher gewesen sein muss. Konkret wurde vorgeschlagen, dass eine frühe urtümliche Biologie keine Proteine und DNA besaß, sondern sich stattdessen auf RNA als den wichtigsten Biopolymer stützte, der nicht nur für die Speicherung und Vermehrung genetischer Informationen verantwortlich ist, sondern auch für die Katalyse, d. h. den Stoffwechsel. Tatsächlich gibt es überzeugende Belege für eine solche „RNA-Welt", insbesondere in der Struktur des Ribosoms als wahrscheinlichem molekularen Fossil aus jener Zeit. Dennoch könnte man berechtigt fragen, ob RNA allein für die Aufgabe ausreicht. Aus rein chemischer Sicht ist RNA ein Molekül mit eher einheitlicher Zusammensetzung, bei dem alle vier Basen organische Heterocyclen ähnlicher Größe und vergleichbarer Polarität sowie pK a-Werte umfassen. Daher decken RNA-Moleküle ein viel schmäleres Spektrum sterischer, elektronischer und physikochemischer Eigenschaften ab als beispielsweise die 20 Aminosäure-Seitenketten von Proteinen. In diesem Beitrag untersuchen wir das funktionelle Potenzial von RNA (und anderen Nukleinsäuren) hinsichtlich der Selbstreplikation, Katalyse und Assemblierung zu einfachen protozellulären Einheiten.",
    url = "https://doi.org/10.1017/s0033583517000038",
    doi = "10.1017/s0033583517000038",
    openalex = "W2599712977",
    references = "doi1010079781461251903, doi1010160092867482904147, doi1010160092867483901174, doi101016jcell200902009, doi101016jcell201403008, doi101038171737a0, doi101038319618a0, doi101038346818a0, doi101038nmeth2893, doi101126science2200121, doi101126science2895481905"
}

@article{doi101038s415700160012,
    author = "Sutherland, John D.",
    title = "Meinung: Studien zum Ursprung des Lebens — das Ende des Anfangs",
    year = "2017",
    journal = "Nature Reviews Chemistry",
    url = "https://doi.org/10.1038/s41570-016-0012",
    doi = "10.1038/s41570-016-0012",
    openalex = "W2575357040",
    references = "doi101002anie201506585, doi101016009286749190082a, doi101016s0022283667800378, doi101038nchem2202, doi101038nmicrobiol2016116, doi101073pnas1019191108, doi101089ast20151406, doi101093acprofoso97801985072600010001, doi101098rsob130156, doi101126science1173046528, doi101126scienceaac6103"
}

Zu einem bestimmten Zeitpunkt in der frühen Evolution wurde das Leben zellulär. Unter der Annahme, dass dieser Schritt für den Ursprung des Lebens erforderlich war, müsste es zwingend eine bereits vorhandene Quelle amphiphiler Verbindungen gegeben haben, die sich zu membranartigen Kompartimenten zusammenfügen können. Es ist möglich, fundierte Vermutungen über die Eigenschaften solcher Verbindungen und die Bedingungen zu treffen, die ihre Selbstorganisation zu Grenzstrukturen am günstigsten fördern. Die Membranen enthielten wahrscheinlich Mischungen von Kohlenwasserstoffderivaten mit einer Länge zwischen 10 und 20 Kohlenstoffatomen sowie Carboxylat- oder Hydroxyl-Kopfgruppen. Solche Verbindungen können durch chemische Reaktionen synthetisiert werden, und geringe Mengen waren fast sicher in der präbiotischen Umwelt vorhanden. Die Membranbildung erfolgt am leichtesten in Lösungen mit geringer Ionenstärke und minimalem Gehalt an Salzen und divalenten Kationen, was darauf hindeutet, dass das zelluläre Leben in Süßwasserbecken begann, die mit vulkanischen Inseln assoziiert waren, und nicht in submarinen hydrothermalen Quellen.

@article{doi103390life7010005,
    author = "Deamer, David W.",
    title = "The Role of Lipid Membranes in Life's Origin",
    year = "2017",
    journal = "Life",
    abstract = "At some point in early evolution, life became cellular. Assuming that this step was required for the origin of life, there would necessarily be a pre-existing source of amphihilic compounds capable of assembling into membranous compartments. It is possible to make informed guesses about the properties of such compounds and the conditions most conducive to their self-assembly into boundary structures. The membranes were likely to incorporate mixtures of hydrocarbon derivatives between 10 and 20 carbons in length with carboxylate or hydroxyl head groups. Such compounds can be synthesized by chemical reactions and small amounts were almost certainly present in the prebiotic environment. Membrane assembly occurs most readily in low ionic strength solutions with minimal content of salt and divalent cations, which suggests that cellular life began in fresh water pools associated with volcanic islands rather than submarine hydrothermal vents.",
    url = "https://doi.org/10.3390/life7010005",
    doi = "10.3390/life7010005",
    openalex = "W2573268563",
    references = "doi101073pnas1117774109, doi103390life5021239"
}

Modelle zum Ursprung des Lebens, die auf „energierten Sammlungen von Bausteinen“ basieren, sind prinzipiell unhaltbar. Dies ist in erster Folge eine Konsequenz der Tatsache, dass jedes lebende System sich in einem physikalischen Zustand befindet, der extrem weit vom Gleichgewicht entfernt ist, einen Zustand, den es selbst aufbauen und aufrechterhalten muss. Dies wiederum erfordert, dass es alle seine molekularen Umwandlungen – zwingend jene, die Ungleichgewichte umwandeln und dadurch erzeugen – unter Verwendung fall-spezifischer mechanochemischer makromolekularer Maschinen durchführt. Mass-Wirkungs-Lösungschemie ist dazu völlig unfähig. Wir argumentieren in Teil 2 dieser Serie, dass diese inhärente Abhängigkeit des Lebens von Ungleichgewicht-umwandelnden makromolekularen Maschinen auch eine zwingende Voraussetzung für das Leben bei seinem Entstehen ist. Daher muss das Leben durch den Betrieb abiotischer makromolekularer Maschinen gestartet worden sein, die von abiotischen, aber spezifisch „lebensähnlichen“ Ungleichgewichten angetrieben werden, die von mineralischen Ausfällungen übernommen wurden, die chemisch und physikalisch aktiv sind. Modelle, die auf „Chemie-in-einer-Tasche“-Ideen basieren, jedoch energisiert, sollten nicht in Betracht gezogen werden.

@article{branscomb2018frankenstein,
    author = "Branscomb, Elbert und Russell, Michael J.",
    title = "Frankenstein oder ein submariner alkalischer Vent: Wer ist für die Abiogenese verantwortlich?",
    year = "2018",
    journal = "BioEssays",
    abstract = "Modelle zum Ursprung des Lebens, die auf „energierten Sammlungen von Bausteinen“ basieren, sind prinzipiell unhaltbar. Dies ist in erster Folge eine Konsequenz der Tatsache, dass jedes lebende System sich in einem physikalischen Zustand befindet, der extrem weit vom Gleichgewicht entfernt ist, einen Zustand, den es selbst aufbauen und aufrechterhalten muss. Dies wiederum erfordert, dass es alle seine molekularen Umwandlungen – zwingend jene, die Ungleichgewichte umwandeln und dadurch erzeugen – unter Verwendung fall-spezifischer mechanochemischer makromolekularer Maschinen durchführt. Mass-Wirkungs-Lösungschemie ist dazu völlig unfähig. Wir argumentieren in Teil 2 dieser Serie, dass diese inhärente Abhängigkeit des Lebens von Ungleichgewicht-umwandelnden makromolekularen Maschinen auch eine zwingende Voraussetzung für das Leben bei seinem Entstehen ist. Daher muss das Leben durch den Betrieb abiotischer makromolekularer Maschinen gestartet worden sein, die von abiotischen, aber spezifisch „lebensähnlichen“ Ungleichgewichten angetrieben werden, die von mineralischen Ausfällungen übernommen wurden, die chemisch und physikalisch aktiv sind. Modelle, die auf „Chemie-in-einer-Tasche“-Ideen basieren, jedoch energisiert, sollten nicht in Betracht gezogen werden.",
    url = "https://doi.org/10.1002/bies.201700179",
    doi = "10.1002/bies.201700179",
    number = "7",
    openalex = "W2884939984",
    volume = "40",
    references = "doi101002bies200900131, doi101016jchembiol201303012, doi101016s000634950076615x, doi101016s000634959381035x, doi101016s0168644503000482, doi101021cr2004844, doi101038s415700160012, doi101073pnas1117774109, doi101088003448857512126001, doi101098rsob130156"
}

Modelle zum Ursprung des Lebens, die auf „energierten Bausteinkomplexen" basieren, sind prinzipiell unhaltbar. Dies ist in erster Folge eine Konsequenz der Tatsache, dass jedes lebende System sich in einem physikalischen Zustand befindet, der extrem weit vom Gleichgewicht entfernt ist, einen Zustand, den es selbst aufbauen und aufrechterhalten muss. Dies wiederum erfordert, dass es alle seine molekularen Umwandlungen durchführt – zwingend jene, die Ungleichgewichte umwandeln und dadurch erzeugen – unter Verwendung von fallspezifischen mechanochemischen Makromolekülmachines. Massenkonzentrations-Lösungschemie ist dazu völlig unfähig. Wir argumentieren in Teil 2 dieser Reihe, dass diese inhärente Abhängigkeit des Lebens von Ungleichgewichte-umwandelnden Makromolekülmachines auch eine zwingende Voraussetzung für das Leben bei seinem Entstehen ist. Daher muss das Leben durch den Betrieb von abiotischen Makromolekülmachines gestartet worden sein, die von abiotischen, aber spezifisch „lebensähnlichen" Ungleichgewichten angetrieben werden, die von chemisch und physikalisch aktiven Mineralausfällungen übernommen wurden. Modelle, die auf „Chemie-in-einer-Tasche"-Ideen basieren, jedoch energisiert, sollten nicht in Betracht gezogen werden.

@article{doi101002bies201700179,
    author = "Branscomb, Elbert und Russell, Michael J",
    title = "Frankenstein oder ein submariner alkalischer Vent: Wer ist für die Abiogenese verantwortlich?: Teil 1: Was ist Leben – damit es sich selbst erschaffen kann?",
    year = "2018",
    journal = "BioEssays: Nachrichten und Rezensionen zur molekularen, zellulären und entwicklungsbiologischen Forschung",
    abstract = {Modelle zum Ursprung des Lebens, die auf „energierten Bausteinkomplexen" basieren, sind prinzipiell unhaltbar. Dies ist in erster Folge eine Konsequenz der Tatsache, dass jedes lebende System sich in einem physikalischen Zustand befindet, der extrem weit vom Gleichgewicht entfernt ist, einen Zustand, den es selbst aufbauen und aufrechterhalten muss. Dies wiederum erfordert, dass es alle seine molekularen Umwandlungen durchführt – zwingend jene, die Ungleichgewichte umwandeln und dadurch erzeugen – unter Verwendung von fallspezifischen mechanochemischen Makromolekülmachines. Massenkonzentrations-Lösungschemie ist dazu völlig unfähig. Wir argumentieren in Teil 2 dieser Reihe, dass diese inhärente Abhängigkeit des Lebens von Ungleichgewichte-umwandelnden Makromolekülmachines auch eine zwingende Voraussetzung für das Leben bei seinem Entstehen ist. Daher muss das Leben durch den Betrieb von abiotischen Makromolekülmachines gestartet worden sein, die von abiotischen, aber spezifisch „lebensähnlichen" Ungleichgewichten angetrieben werden, die von chemisch und physikalisch aktiven Mineralausfällungen übernommen wurden. Modelle, die auf „Chemie-in-einer-Tasche"-Ideen basieren, jedoch energisiert, sollten nicht in Betracht gezogen werden.},
    url = "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29870581/",
    doi = "10.1002/bies.201700179",
    openalex = "W2884939984",
    pmid = "29870581",
    references = "doi101002bies200900131, doi101016jchembiol201303012, doi101016s000634950076615x, doi101016s000634959381035x, doi101016s0168644503000482, doi101021cr2004844, doi101038s415700160012, doi101073pnas1117774109, doi101088003448857512126001, doi101098rsob130156"
}

Wir haben in Teil 1 dieser Reihe argumentiert, dass alle lebenden Systeme extrem fern vom Gleichgewicht befindliche dynamische Konfigurationen von Materie sind und daher notwendigerweise durch die Umwandlung chemisch spezifischer externer Ungleichgewichte in spezifische interne Ungleichgewichte in diesen Zustand getrieben werden müssen. Solche Umwandlungen erfordern aufgaben-spezifische makromolekulare Motoren. Wir argumentieren hier, dass dies nicht nur für das Leben bei seinem Entstehen gilt; es ist die ermöglichende Ursache dieses Entstehens; wobei hier die externen treibenden Ungleichgewichte und die benötigten Umwandlungsmotoren abiotisch sein mussten. Wir argumentieren weiter, dass der erste Schritt im Entstehen des Lebens nur ein extrem einfaches Nicht-Gleichgewichts-"Samen" erzeugen kann, von dem aus sich dann die gesamte Komplexität des Lebens entwickeln muss. Wir behaupten, dass sich diese Komplexität schrittweise und fortschreitend entwickelt, wobei jeder Schritt auf seinen Mehrwert "in der Luft" getestet wird. Und wir machen den Fall, dass nur das Modell des submarinen alkalischen hydrothermalen Vents (AHV) das Potenzial hat, diese Anforderungen zu erfüllen.

@article{doi101002bies201700182,
    author = "Branscomb, Elbert und Russell, Michael J",
    title = "Frankenstein oder ein submariner alkalischer Vent: Wer ist für die Abiogenesis verantwortlich?: Teil 2: Wie das Leben jetzt ist, so war es am Anfang auch.",
    year = "2018",
    journal = "BioEssays: Nachrichten und Rezensionen zur molekularen, zellulären und entwicklungsbiologischen Forschung",
    abstract = {Wir haben in Teil 1 dieser Reihe argumentiert, dass alle lebenden Systeme extrem fern vom Gleichgewicht befindliche dynamische Konfigurationen von Materie sind und daher notwendigerweise durch die Umwandlung chemisch spezifischer externer Ungleichgewichte in spezifische interne Ungleichgewichte in diesen Zustand getrieben werden müssen. Solche Umwandlungen erfordern aufgaben-spezifische makromolekulare Motoren. Wir argumentieren hier, dass dies nicht nur für das Leben bei seinem Entstehen gilt; es ist die ermöglichende Ursache dieses Entstehens; wobei hier die externen treibenden Ungleichgewichte und die benötigten Umwandlungsmotoren abiotisch sein mussten. Wir argumentieren weiter, dass der erste Schritt im Entstehen des Lebens nur ein extrem einfaches Nicht-Gleichgewichts-"Samen" erzeugen kann, von dem aus sich dann die gesamte Komplexität des Lebens entwickeln muss. Wir behaupten, dass sich diese Komplexität schrittweise und fortschreitend entwickelt, wobei jeder Schritt auf seinen Mehrwert "in der Luft" getestet wird. Und wir machen den Fall, dass nur das Modell des submarinen alkalischen hydrothermalen Vents (AHV) das Potenzial hat, diese Anforderungen zu erfüllen.},
    url = "https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/29974482/",
    doi = "10.1002/bies.201700182",
    openalex = "W2855186055",
    pmid = "29974482",
    references = "doi101016jgca200511008, doi101016s0010854598002161, doi10103835084000, doi10103835089509, doi10103846972, doi101038nature11871, doi101073pnas9083334, doi101098rstb20061881, doi101126science1102556, doi101144gsjgs15430377"
}

Leben ist das, was sich repliziert und entwickelt, aber es herrscht keine Einigkeit darüber, wie das Leben entstand. Wir befürworten einen Ansatz der Systemsprotobiologie, wonach die ersten Replikatoren Ansammlungen spontan sich anreichernder, heterogener und größtenteils nicht-konkanonischer Amphiphile waren. Diese Sichtweise wird durch strenge chemische Kinetik-Simulationen des Graded Autocatalysis Replication Domain (GARD)-Modells gestützt, basierend auf der Annahme, dass die Replikation oder Reproduktion von Kompositions-Informationen der von Sequenz-Informationen vorausging. GARD offenbart die Entstehung privilegierter Nicht-Gleichgewichts-Ansammlungen (Composomes), die katalysebasiertes homöostatisches (konzentrationserhaltendes) Wachstum darstellen. Ein solcher Prozess, zusammen mit gelegentlicher Ansammlungsspaltung, verkörpert zellähnliche Reproduktion. Die prä-RNA-Evolution von GARD wird durch die Selektion verschiedener Composomes innerhalb einer dünnen Fitnesslandschaft belegt, als Reaktion auf chemische Umweltveränderungen. Diese Beobachtungen widerlegen Behauptungen, dass GARD-Ansammlungen (oder andere gegenseitig katalytische Netzwerke im „Metabolismus-zuerst"-Szenario) sich nicht entwickeln können. Composomes stellen sowohl ein Genotyp als auch ein selektierbares Phänotyp dar, die der gegenwärtigen Biologie vorausgehen, in der beide meist getrennt sind. Detaillierte GARD-Analysen zeigen attraktorähnliche Übergänge von zufälligen Ansammlungen zu selbstorganisierten Composomes mit negativer Entropieänderung, wodurch Composomes als dissipative Systeme – Kennzeichen des Lebens – etabliert werden. Wir zeigen eine vorläufige neue Version unseres Modells, metabolisches GARD (M-GARD), in der lipidische kovalente Modifikationen von nicht-enzymatischen lipidischen Katalysatoren orchestriert werden, die selbst kompositionell reproduziert werden. M-GARD schließt die Lücke des Mangels an echtem Metabolismus im grundlegenden GARD und wird erfreulicherweise durch eine veröffentlichte experimentelle Instanz eines lipidbasierten gegenseitig katalytischen Netzwerks gestützt. Antizipierend den weitreichenden Fortschritt der Molekulardynamik in naher Zukunft ist M-GARD vorgesehen, um aufwendige Protocells quantitativ darzustellen, mit orchestrierter Reproduktion sowohl der Lipid-Doppelschicht als auch des luminalen Inhalts. Schließlich bietet eine GARD-Analyse im Kontext eines ganzen Planetes das Potenzial, die Wahrscheinlichkeit des Lebensentstehens abzuschätzen. Die in diesem Review präsentierte revitalisierte GARD-Überprüfung stärkt die Gültigkeit autokatalytischer Mengen als ein seriöses frühes Evolutionsszenario und liefert wesentliche Infrastruktur für einen Paradigmenwechsel hin zu einer Systemsprotobiologie-Sichtweise des Lebensentstehens.

@article{doi101098rsif20180159,
    author = "Lancet, Doron und Zidovetzki, Raphael und Markovitch, Omer",
    title = "Systems Protobiologie: Ursprung des Lebens in lipidbasierten katalytischen Netzwerken",
    year = "2018",
    journal = "Journal of The Royal Society Interface",
    abstract = "Leben ist das, was sich repliziert und entwickelt, aber es herrscht keine Einigkeit darüber, wie das Leben entstand. Wir befürworten einen Ansatz der Systemsprotobiologie, wonach die ersten Replikatoren Ansammlungen spontan sich anreichernder, heterogener und größtenteils nicht-konkanonischer Amphiphile waren. Diese Sichtweise wird durch strenge chemische Kinetik-Simulationen des Graded Autocatalysis Replication Domain (GARD)-Modells gestützt, basierend auf der Annahme, dass die Replikation oder Reproduktion von Kompositions-Informationen der von Sequenz-Informationen vorausging. GARD offenbart die Entstehung privilegierter Nicht-Gleichgewichts-Ansammlungen (Composomes), die katalysebasiertes homöostatisches (konzentrationserhaltendes) Wachstum darstellen. Ein solcher Prozess, zusammen mit gelegentlicher Ansammlungsspaltung, verkörpert zellähnliche Reproduktion. Die prä-RNA-Evolution von GARD wird durch die Selektion verschiedener Composomes innerhalb einer dünnen Fitnesslandschaft belegt, als Reaktion auf chemische Umweltveränderungen. Diese Beobachtungen widerlegen Behauptungen, dass GARD-Ansammlungen (oder andere gegenseitig katalytische Netzwerke im „Metabolismus-zuerst"-Szenario) sich nicht entwickeln können. Composomes stellen sowohl ein Genotyp als auch ein selektierbares Phänotyp dar, die der gegenwärtigen Biologie vorausgehen, in der beide meist getrennt sind. Detaillierte GARD-Analysen zeigen attraktorähnliche Übergänge von zufälligen Ansammlungen zu selbstorganisierten Composomes mit negativer Entropieänderung, wodurch Composomes als dissipative Systeme – Kennzeichen des Lebens – etabliert werden. Wir zeigen eine vorläufige neue Version unseres Modells, metabolisches GARD (M-GARD), in der lipidische kovalente Modifikationen von nicht-enzymatischen lipidischen Katalysatoren orchestriert werden, die selbst kompositionell reproduziert werden. M-GARD schließt die Lücke des Mangels an echtem Metabolismus im grundlegenden GARD und wird erfreulicherweise durch eine veröffentlichte experimentelle Instanz eines lipidbasierten gegenseitig katalytischen Netzwerks gestützt. Antizipierend den weitreichenden Fortschritt der Molekulardynamik in naher Zukunft ist M-GARD vorgesehen, um aufwendige Protocells quantitativ darzustellen, mit orchestrierter Reproduktion sowohl der Lipid-Doppelschicht als auch des luminalen Inhalts. Schließlich bietet eine GARD-Analyse im Kontext eines ganzen Planetes das Potenzial, die Wahrscheinlichkeit des Lebensentstehens abzuschätzen. Die in diesem Review präsentierte revitalisierte GARD-Überprüfung stärkt die Gültigkeit autokatalytischer Mengen als ein seriöses frühes Evolutionsszenario und liefert wesentliche Infrastruktur für einen Paradigmenwechsel hin zu einer Systemsprotobiologie-Sichtweise des Lebensentstehens.",
    url = "https://doi.org/10.1098/rsif.2018.0159",
    doi = "10.1098/rsif.2018.0159",
    openalex = "W2884452513",
    references = "doi101016jchembiol201303012, doi101038s415700160012, doi105860choice462052"
}

Korenaga und Mitarbeiter präsentierten Beweise, die darauf hindeuten, dass der Erdmantel vor 4,3 Milliarden Jahren trocken war und Wasser den Ozean auf das Doppelte seines heutigen Volumens füllte. Kohlendioxid wurde während der mafischen bis ultramafischen vulkanischen Aktivität, die mit magmatischen Plumes in Verbindung steht und die dicke, dichte und relativ stabile ozeanische Kruste erzeugte, ständig ausgeatmet. In diesem Setting waren zwei verschiedene und wichtige Arten von submarinen hydrothermalen Quellen aktiv: ~400 °C saure Quellen, deren Abflüsse riesige Mengen Eisen in den Ozean brachten, und ~120 °C, stark alkalische und reduzierte Quellen, die aus der kühleren, serpentinisierenden Kruste einige Entfernung von den Köpfen der Plumes ausatmeten. Beim Treffen der alkalischen Abflüsse fiel das Eisen aus den Plume-Kopf-Quellen aus und bildete Hügel, die wahrscheinlich von voluminösen exhalativen Ablagerungen umgeben waren, die den bandigen Eisenerzen des Archaikums ähneln. Diese Hügel und die umgebenden Sedimente bestanden aus Mikro- oder Nanokristallen des variablen Valenz Fe II /Fe III Oxyhydroxids, das als grüner Rost bekannt ist. Die Ausfällung von grünem Rost, zusammen mit sekundären Eisensulfiden und geringen Konzentrationen von Nickel, Kobalt und Molybdän in der Umgebung der alkalischen Quellen, könnte sowohl die wichtigsten bio-syntonischen Ungleichgewichte etabliert haben als auch die Mittel, sie richtig zu nutzen – die Elemente, die benötigt werden, um die wesentlichen Übergänge von unbelebt zu belebt zu bewirken, die das Leben starteten. Spezifisch wird im submarinen alkalischen Ventil-Modell für die Entstehung des Lebens zunächst vorgeschlagen, dass die redox-flexiblen grünen Rost-Mikro- und Nanokristallen spontan ausfielen, um Barrieren gegen das vollständige Mischen von karbonischem Ozean und alkalischen hydrothermalen Fluiden zu bilden. Diese Barrieren schufen und unterhielten steile ionische Ungleichgewichte. Zweitend wirkten die hydratischen Zwischenschichten des grünen Rosts als Motoren, die von diesen ionischen Ungleichgewichten angetrieben wurden und wesentliche endergonische Reaktionen vorantrieben. Dort, unterstützt von Sulfiden und Spurenelementen, die als katalytische Promotoren und Elektronentransfer-Agenten wirkten, konnte Nitrat zu Ammoniak und Kohlendioxid zu Formiat reduziert werden, während Methan zu Methyl- und Formylgruppen oxidiert werden könnte. Essigsäure und höhere Carbonsäuren könnten dann aus diesen C1-Molekülen produziert und zu Aminosäuren aminiert sowie anschließend oligomerisiert werden, um Peptid-Nester für Phosphat und Eisensulfide anzubieten und sezerniert werden, um primitive amyloid-begrenzte Strukturen zu bilden, was möglicherweise zu Protocellen führt.

@article{doi103390life8030035,
    author = "Russell, Michael J.",
    title = "Green Rust: The Simple Organizing 'Seed' of All Life?",
    year = "2018",
    journal = "Life",
    abstract = "Korenaga und coworkers presented evidence to suggest that the Earth's mantle was dry and water filled the ocean to twice its present volume 4.3 billion years ago. Carbon dioxide was constantly exhaled during the mafic to ultramafic volcanic activity associated with magmatic plumes that produced the thick, dense, and relatively stable oceanic crust. In that setting, two distinct and major types of sub-marine hydrothermal vents were active: \textasciitilde 400 °C acidic springs, whose effluents bore vast quantities of iron into the ocean, and \textasciitilde 120 °C, highly alkaline, and reduced vents exhaling from the cooler, serpentinizing crust some distance from the heads of the plumes. When encountering the alkaline effluents, the iron from the plume head vents precipitated out, forming mounds likely surrounded by voluminous exhalative deposits similar to the banded iron formations known from the Archean. These mounds and the surrounding sediments, comprised micro or nano-crysts of the variable valence Fe II /Fe III oxyhydroxide known as green rust. The precipitation of green rust, along with subsidiary iron sulfides and minor concentrations of nickel, cobalt, and molybdenum in the environment at the alkaline springs, may have established both the key bio-syntonic disequilibria and the means to properly make use of them-the elements needed to effect the essential inanimate-to-animate transitions that launched life. Specifically, in the submarine alkaline vent model for the emergence of life, it is first suggested that the redox-flexible green rust micro- and nano-crysts spontaneously precipitated to form barriers to the complete mixing of carbonic ocean and alkaline hydrothermal fluids. These barriers created and maintained steep ionic disequilibria. Second, the hydrous interlayers of green rust acted as engines that were powered by those ionic disequilibria and drove essential endergonic reactions. There, aided by sulfides and trace elements acting as catalytic promoters and electron transfer agents, nitrate could be reduced to ammonia and carbon dioxide to formate, while methane may have been oxidized to methyl and formyl groups. Acetate and higher carboxylic acids could then have been produced from these C1 molecules and aminated to amino acids, and thence oligomerized to offer peptide nests to phosphate and iron sulfides, and secreted to form primitive amyloid-bounded structures, leading conceivably to protocells.",
    url = "https://doi.org/10.3390/life8030035",
    doi = "10.3390/life8030035",
    openalex = "W2889035376",
    references = "branscomb2018frankenstein, doi101002bies201700179, doi101002bies201700182, doi101002j146020751982tb01276x, doi101016000926149500905j, doi101016jtim200411006, doi101021cr068037a, doi10103846972, doi101038nrmicro2415, doi101088003448857512126001, doi101126science1153213, doi101126science2434996, doi101126science2775326653"
}

@article{cartwright2019the,
    author = "Cartwright, Julyan H. E. und Russell, Michael J.",
    title = "Ursprung des Lebens: die submarine alkaline Vent-Theorie nach 30 Jahren",
    year = "2019",
    journal = "Interface Focus",
    url = "https://doi.org/10.1098/rsfs.2019.0104",
    doi = "10.1098/rsfs.2019.0104",
    number = "6",
    openalex = "W2981187779",
    pages = "20190104",
    volume = "9",
    references = "doi101001archinte196103620040143016, doi101007bf00160147, doi101021acschemrev5b00014, doi101021acsinorgchem5b02157, doi101039b708995c, doi101144gsjgs15430377, doi1023072092944, doi103390life7020013, doi103390life8030035, doi107551mitpress110680010001"
}

Zusammenfassung Das Ziel dieses Artikels ist es, dem Leser einen Überblick über die verschiedenen möglichen Szenarien für den Ursprung des Lebens zu geben, diese kritisch zu bewerten und, basierend auf den gezogenen Schlussfolgerungen, zu analysieren, ob ähnliche Prozesse zu unabhängigen Ursprüngen des Lebens auf den verschiedenen eisigen Monden des Sonnensystems beigetragen haben könnten. Anstatt direkt einen konkreten und eindeutigen Lebenskeim auf der Erde vorzuschlagen, konzentrieren wir uns darauf, die verschiedenen Anforderungen zu beschreiben, die wahrscheinlich für den Übergang vom Nicht-Leben zum Leben notwendig sind. Wir nähern uns diesem Thema aus geologischen, biologischen und chemischen Perspektiven mit dem Ziel, Antworten integrativ zu liefern. Wir reflektieren über die prominentesten Ursprungshypothesen und bewerten, ob sie den oben genannten abiogenen Anforderungen entsprechen. Basierend auf den daraus gezogenen Schlussfolgerungen befassen wir uns damit, ob die Bedingungen für die Abiogenese in einem der ozeanischen eisigen Monde erfüllt waren/sind.

@article{doi101007s1121401906248,
    author = "Camprubí, Eloi und de Leeuw, J.W. und House, Christopher H. und Raulin, F. und Russell, Michael J. und Spang, Anja und Tirumalai, Madhan R. und Westall, Francès",
    title = "The Emergence of Life",
    year = "2019",
    journal = "Space Science Reviews",
    abstract = "Zusammenfassung Das Ziel dieses Artikels ist es, dem Leser einen Überblick über die verschiedenen möglichen Szenarien für den Ursprung des Lebens zu geben, diese kritisch zu bewerten und, basierend auf den gezogenen Schlussfolgerungen, zu analysieren, ob ähnliche Prozesse zu unabhängigen Ursprüngen des Lebens auf den verschiedenen eisigen Monden des Sonnensystems beigetragen haben könnten. Anstatt direkt einen konkreten und eindeutigen Lebenskeim auf der Erde vorzuschlagen, konzentrieren wir uns darauf, die verschiedenen Anforderungen zu beschreiben, die wahrscheinlich für den Übergang vom Nicht-Leben zum Leben notwendig sind. Wir nähern uns diesem Thema aus geologischen, biologischen und chemischen Perspektiven mit dem Ziel, Antworten integrativ zu liefern. Wir reflektieren über die prominentesten Ursprungshypothesen und bewerten, ob sie den oben genannten abiogenen Anforderungen entsprechen. Basierend auf den daraus gezogenen Schlussfolgerungen befassen wir uns damit, ob die Bedingungen für die Abiogenese in einem der ozeanischen eisigen Monde erfüllt waren/sind.",
    url = "https://doi.org/10.1007/s11214-019-0624-8",
    doi = "10.1007/s11214-019-0624-8",
    openalex = "W2996665395",
    references = "doi101002bies201700182, doi101007bf01734359, doi101016009286749390529y, doi101073pnas591110, doi101073pnas74115088, doi101073pnas87124576, doi101126science1173046528, doi101126science1962210, doi101126science2895481905, doi1023072103745, doi103390life8030035, doi105962bhltitle156765, doi105962bhltitle542"
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Die wegweisenden Urey-Miller-Experimente zeigten, dass für das Leben entscheidende Moleküle wie HCN sich in der reduzierenden Atmosphäre der Hadean-Erde gebildet und sich dann in den Ozeanen gelöst haben könnten. Spätere Befürworter der „RNA-Welt"-Hypothese haben gezeigt, dass wässriges HCN der Ausgangspunkt für die Bildung der Vorläufer von RNA und Proteinen ist. Allerdings deuten die Bedingungen der frühen Erde darauf hin, dass wässriges HCN unter einer erheblichen Anzahl von Einschränkungen reagieren müsste. Daher, angesichts der begrenzenden Bedingungen, könnten RNA- und Protein-Vorläufer dennoch aus wässrigem HCN entstanden sein? Wenn ja, welche mechanistischen Routen wären dann verfolgt worden? Die aktuelle computergestützte Studie, unterstützt durch den ab initio Nanoreaktor (AINR), ein leistungsstarkes neues Werkzeug in der computergestützten Chemie, befasst sich mit diesen entscheidenden Fragen. Befriedigend ist, dass die Ergebnisse des AINR-Ansatzes nicht nur zeigen, dass wässriges HCN tatsächlich die Quelle von RNA- und Protein-Vorläufern gewesen sein könnte, sondern auch darauf hinweisen, dass allein die Wechselwirkung von HCN mit Wasser ausgereicht hätte, um eine Reihe von Reaktionen einzuleiten, die zu den Vorläufern führen. Die vorliegende Arbeit liefert daher wichtige fehlende Glieder in der Geschichte der präbiotischen Chemie und weist den Weg von wässrigem HCN zu den Vorläufern von RNA und Proteinen auf.

@article{doi101021acscentsci9b00520,
    author = "Das, Tamal and Ghule, Siddharth and Vanka, Kumar",
    title = "Insights Into the Origin of Life: Did It Begin from HCN and H 2 O?",
    year = "2019",
    journal = "ACS Central Science",
    abstract = {The seminal Urey-Miller experiments showed that molecules crucial to life such as HCN could have formed in the reducing atmosphere of the Hadean Earth and then dissolved in the oceans. Subsequent proponents of the "RNA World" hypothesis have shown aqueous HCN to be the starting point for the formation of the precursors of RNA and proteins. However, the conditions of early Earth suggest that aqueous HCN would have had to react under a significant number of constraints. Therefore, given the limiting conditions, could RNA and protein precursors still have formed from aqueous HCN? If so, what mechanistic routes would have been followed? The current computational study, with the aid of the ab initio nanoreactor (AINR), a powerful new tool in computational chemistry, addresses these crucial questions. Gratifyingly, not only do the results from the AINR approach show that aqueous HCN could indeed have been the source of RNA and protein precursors, but they also indicate that just the interaction of HCN with water would have sufficed to begin a series of reactions leading to the precursors. The current work therefore provides important missing links in the story of prebiotic chemistry and charts the road from aqueous HCN to the precursors of RNA and proteins.},
    url = "https://doi.org/10.1021/acscentsci.9b00520",
    doi = "10.1021/acscentsci.9b00520",
    openalex = "W2964526464",
    references = "doi1010382151230a0"
}

Wir stellen eine überprüfbare Hypothese vor, die sich auf den Ursprung des Lebens an Land bezieht, bei der schwankende vulkanische heiße Quellen eine zentrale Rolle spielen. Die Hypothese basiert auf experimentellen Belegen, dass lipideingekapselte Polymere durch Zyklen von Hydratation und Dehydratation synthetisiert werden können, um Protocellen zu bilden. Unter Verwendung von Metaphern aus dem Bootstrapping eines einfachen Computersystems zeigen wir, wie Protocellen, die durch nasse, trockene und feuchte Phasen zyklieren, Polymere einer kombinatorischen Selektion unterziehen und strukturelle und katalytische Funktionen aus anfänglich zufälligen Sequenzen extrahieren, einschließlich struktureller Stabilisierung, Porenbildung und primitiver metabolischer Aktivität. Wir schlagen vor, dass sich Protocellen, die in der intermediären feuchten Phase von Nass-Trocken-Zyklen zu einem Hydrogel aggregieren, ein primitives Progenote-System darstellen. Progenote-Populationen können Selektion und Verteilung unterziehen, Nischen in neuen Umgebungen konstruieren und einen Sharing-Netzwerkeffekt ermöglichen, der sie kollektiv zu den ersten mikrobiellen Gemeinschaften entwickeln kann. Labor- und Feldexperimente, die die ersten Schritte des Szenarios testen, werden zusammengefasst. Das Szenario wird dann in einen geologischen Kontext auf der frühen Erde gesetzt, um einen plausiblen Weg vom Ursprung des Lebens in chemisch optimalen Süßwasser-Quellen bis zur Entstehung mikrobieller Gemeinschaften, die toleranter gegenüber extremeren Bedingungen in verdünnten Seen und salzigen Bedingungen in marinen Umgebungen sind, zu skizzieren. Eine Kontinuität wird für die Biogenese beobachtet, beginnend mit einfachen Protocell-Aggregaten, über die Übergangsform des Progenotes bis hin zu robusten mikrobiellen Matten, die fossile Abdrücke von Stromatolithen hinterlassen, die im Gesteinsbericht so repräsentativ sind. Eine Roadmap für zukünftige Tests der Hypothese wird vorgestellt. Wir vergleichen das ozeanische Ventil mit landbasierten Pool-Szenarien für den Ursprung des Lebens und untersuchen ihre Implikationen für die nachfolgende Evolution zu mehrzelligem Leben wie Pflanzen. Wir schließen mit der Nutzung der Hypothese, um zu postulieren, wo sich das Leben möglicherweise auch in Habitaten wie dem Mars oder Saturns eisigem Mond Enceladus entwickelt hat. „Es mag vernünftig sein, eine zufällig katalysierte Reaktion, vielleicht durch ein Metallion katalysiert, zu postulieren, aber eine Suite davon zu postulieren, ist ein Appell an Magie." - Leslie Orgel.

@article{doi101089ast20192045,
    author = "Damer, Bruce und Deamer, David W.",
    title = "Die heiße Quelle-Hypothese für den Ursprung des Lebens",
    year = "2019",
    journal = "Astrobiology",
    abstract = {Wir stellen eine überprüfbare Hypothese vor, die sich auf den Ursprung des Lebens an Land bezieht, bei der schwankende vulkanische heiße Quellen eine zentrale Rolle spielen. Die Hypothese basiert auf experimentellen Belegen, dass lipideingekapselte Polymere durch Zyklen von Hydratation und Dehydratation synthetisiert werden können, um Protocellen zu bilden. Unter Verwendung von Metaphern aus dem Bootstrapping eines einfachen Computersystems zeigen wir, wie Protocellen, die durch nasse, trockene und feuchte Phasen zyklieren, Polymere einer kombinatorischen Selektion unterziehen und strukturelle und katalytische Funktionen aus anfänglich zufälligen Sequenzen extrahieren, einschließlich struktureller Stabilisierung, Porenbildung und primitiver metabolischer Aktivität. Wir schlagen vor, dass sich Protocellen, die in der intermediären feuchten Phase von Nass-Trocken-Zyklen zu einem Hydrogel aggregieren, ein primitives Progenote-System darstellen. Progenote-Populationen können Selektion und Verteilung unterziehen, Nischen in neuen Umgebungen konstruieren und einen Sharing-Netzwerkeffekt ermöglichen, der sie kollektiv zu den ersten mikrobiellen Gemeinschaften entwickeln kann. Labor- und Feldexperimente, die die ersten Schritte des Szenarios testen, werden zusammengefasst. Das Szenario wird dann in einen geologischen Kontext auf der frühen Erde gesetzt, um einen plausiblen Weg vom Ursprung des Lebens in chemisch optimalen Süßwasser-Quellen bis zur Entstehung mikrobieller Gemeinschaften, die toleranter gegenüber extremeren Bedingungen in verdünnten Seen und salzigen Bedingungen in marinen Umgebungen sind, zu skizzieren. Eine Kontinuität wird für die Biogenese beobachtet, beginnend mit einfachen Protocell-Aggregaten, über die Übergangsform des Progenotes bis hin zu robusten mikrobiellen Matten, die fossile Abdrücke von Stromatolithen hinterlassen, die im Gesteinsbericht so repräsentativ sind. Eine Roadmap für zukünftige Tests der Hypothese wird vorgestellt. Wir vergleichen das ozeanische Ventil mit landbasierten Pool-Szenarien für den Ursprung des Lebens und untersuchen ihre Implikationen für die nachfolgende Evolution zu mehrzelligem Leben wie Pflanzen. Wir schließen mit der Nutzung der Hypothese, um zu postulieren, wo sich das Leben möglicherweise auch in Habitaten wie dem Mars oder Saturns eisigem Mond Enceladus entwickelt hat. „Es mag vernünftig sein, eine zufällig katalysierte Reaktion, vielleicht durch ein Metallion katalysiert, zu postulieren, aber eine Suite davon zu postulieren, ist ein Appell an Magie." - Leslie Orgel.},
    url = "https://doi.org/10.1089/ast.2019.2045",
    doi = "10.1089/ast.2019.2045",
    openalex = "W2996553307",
    references = "doi101007s1108400791132, doi101016jbioeng200703001, doi101023a1006746807104, doi101038nature08013, doi101038s415700160012, doi101073pnas1106493108, doi101073pnas1117774109, doi101098rstb20061881, doi101101cshperspecta034801, doi101126science1241888, doi101126scienceaax2747, fox1958thermal"
}

Es gibt zwei dominante und konträre Szenarien für den Ursprung des Lebens: jene, die vorhersagen, dass das Leben in submarinen hydrothermalen Systemen entstand, wo chemisches Ungleichgewicht eine Energiequelle für das aufstrebende Leben bieten kann; und jene, die vorhersagen, dass das Leben in subaerischen Umgebungen entstand, wo UV-Katalyse von Reaktionen auftreten kann, um die Bausteine des Lebens zu bilden. Hier beschreiben wir eine präbiotisch plausible Umgebung, die die Stärken beider Szenarien nutzt: Oberflächenhydrothermalquellen. Wir zeigen, wie wichtige Grundstoffmoleküle für präbiotische Chemie in großen Mengen in flachen und oberflächennahen hydrothermalen Systemen produziert werden können. Wir berechnen die Chemie vulkanischer Gase, die diese Quellen über einen Bereich von Drücken und Basalt-C/N/O-Gehalten speisen. Wenn ultra-reduzierende, kohlenstoff- und stickstoffreiche Gase mit Grundwasser an einem vulkanischen Ventil interagieren, ergeben sich Konzentrationen von 10⁻³ bis 10⁻¹ M für Diacetylen (C₄H₂), Acetylen (C₂H₂), Cyanoacetylen (HC₃N), Wasserstoffcyanid (HCN), Bisulfit (wahrscheinlich in Form von Salzen, die HSO₃⁻ enthalten), Schwefelwasserstoff (HS⁻) und lösliches Eisen im Quellwasser. Ein wichtiger Grundstoffmolekül, Cyanamid (CH₂N₂), wird in diesem Szenario nicht in signifikanten Mengen gebildet, was darauf hindeutet, dass es möglicherweise exogen zugeführt oder aus Wasserstoffcyanid entweder über organometallische Verbindungen oder durch eine noch unbekannte chemische Synthese gebildet werden muss. Angesichts der wahrscheinlichen Allgegenwart von Oberflächenhydrothermalquellen auf jungen, heißen terrestrischen Planeten identifizieren diese Ergebnisse eine präbiotisch plausible lokale geochemische Umgebung, die sich auch für zukünftige laborbasierte Simulationen eignet.

@article{doi103390life9010012,
    author = "Rimmer, Paul B. und Shorttle, Oliver",
    title = "Ursprung der Bausteine des Lebens in kohlenstoff- und stickstoffreichen Oberflächenhydrothermalquellen",
    year = "2019",
    journal = "Life",
    abstract = "Es gibt zwei dominante und konträre Szenarien für den Ursprung des Lebens: jene, die vorhersagen, dass das Leben in submarinen hydrothermalen Systemen entstand, wo chemisches Ungleichgewicht eine Energiequelle für das aufstrebende Leben bieten kann; und jene, die vorhersagen, dass das Leben in subaerischen Umgebungen entstand, wo UV-Katalyse von Reaktionen auftreten kann, um die Bausteine des Lebens zu bilden. Hier beschreiben wir eine präbiotisch plausible Umgebung, die die Stärken beider Szenarien nutzt: Oberflächenhydrothermalquellen. Wir zeigen, wie wichtige Grundstoffmoleküle für präbiotische Chemie in großen Mengen in flachen und oberflächennahen hydrothermalen Systemen produziert werden können. Wir berechnen die Chemie vulkanischer Gase, die diese Quellen über einen Bereich von Drücken und Basalt-C/N/O-Gehalten speisen. Wenn ultra-reduzierende, kohlenstoff- und stickstoffreiche Gase mit Grundwasser an einem vulkanischen Ventil interagieren, ergeben sich Konzentrationen von 10⁻³ bis 10⁻¹ M für Diacetylen (C₄H₂), Acetylen (C₂H₂), Cyanoacetylen (HC₃N), Wasserstoffcyanid (HCN), Bisulfit (wahrscheinlich in Form von Salzen, die HSO₃⁻ enthalten), Schwefelwasserstoff (HS⁻) und lösliches Eisen im Quellwasser. Ein wichtiger Grundstoffmolekül, Cyanamid (CH₂N₂), wird in diesem Szenario nicht in signifikanten Mengen gebildet, was darauf hindeutet, dass es möglicherweise exogen zugeführt oder aus Wasserstoffcyanid entweder über organometallische Verbindungen oder durch eine noch unbekannte chemische Synthese gebildet werden muss. Angesichts der wahrscheinlichen Allgegenwart von Oberflächenhydrothermalquellen auf jungen, heißen terrestrischen Planeten identifizieren diese Ergebnisse eine präbiotisch plausible lokale geochemische Umgebung, die sich auch für zukünftige laborbasierte Simulationen eignet.",
    url = "https://doi.org/10.3390/life9010012",
    doi = "10.3390/life9010012",
    openalex = "W2913129161",
    references = "doi103390life8030035"
}

Die abiotische Bildung von n-Alkan-Kohlenwasserstoffen wurde postuliert, innerhalb der Erdkruste zu erfolgen. Offensichtliche Beweise basierten primär auf ungewöhnlichen Verteilungsmustern von Kohlenstoff- und Wasserstoffisotopen, die Methan und seine höherkettigen Homologen von biotischen Isotopenzusammensetzungen trennen, die mit der mikrobiellen Produktion und der thermischen Zersetzung organischer Substanz in geschlossenen Systemen verbunden sind. Hier präsentieren wir die erste globale Untersuchung der Kohlenstoff- und Wasserstoffisotopenzusammensetzung von n-Alkanen in vulkanisch-hydrothermalen Fluiden, die in basaltischen, andesitischen, trachytischen und rhyolitischen Gesteinen gehostet werden. Wir zeigen, dass die Gesamtisotopenzusammensetzungen dieser Gase Trends folgen, die charakteristisch für die Hochtemperatur-Zersetzung organischer Substanz in offenen Systemen sind. In sedimentfreien Systemen wird organische Substanz von Oberflächenwasser (Meerwasser, meteorisches Wasser) geliefert, das durch die Reservoirgesteine zirkuliert. Unsere Datensätze implizieren stark, dass die thermische Zersetzung organischer Substanz in der Lage ist, Isotopenkriterien zu erfüllen, die zuvor als auf Abiogenese hinweisend klassifiziert wurden. Weiterhin berücksichtigend die ubiquitäre Anwesenheit von Oberflächenwasser in der Erdkruste, könnten abiotische Kohlenwasserstoffvorkommen erheblich überschätzt worden sein.

@article{doi107185geochemlet1920,
    author = "Fiebig, Jens und Stefánsson, Andri und Ricci, Andrea und Tassi, Franco und Viveiros, Fátima und Silva, Catarina und Lopez, T. M. und Schreiber, Charlotte W. und Hofmann, Sven und Mountain, Bruce W.",
    title = "Abiogenese nicht erforderlich, um den Ursprung von vulkanisch-hydrothermalen Kohlenwasserstoffen zu erklären",
    year = "2019",
    journal = "Geochemical Perspectives Letters",
    abstract = "Abiotic formation of n-alkane hydrocarbons has been postulated to occur within Earth's crust. Apparent evidence was primarily based on uncommon carbon and hydrogen isotope distribution patterns that set methane and its higher chain homologues apart from biotic isotopic compositions associated with microbial production and closed system thermal degradation of organic matter. Here, we present the first global investigation of the carbon and hydrogen isotopic compositions of n-alkanes in volcanic-hydrothermal fluids hosted by basaltic, andesitic, trachytic and rhyolitic rocks. We show that the bulk isotopic compositions of these gases follow trends that are characteristic of high temperature, open system degradation of organic matter. In sediment-free systems, organic matter is supplied by surface waters (seawater, meteoric water) circulating through the reservoir rocks. Our data set strongly implies that thermal degradation of organic matter is able to satisfy isotopic criteria previously classified as being indicative of abiogenesis. Further considering the ubiquitous presence of surface waters in Earth's crust, abiotic hydrocarbon occurrences might have been significantly overestimated.",
    url = "https://doi.org/10.7185/geochemlet.1920",
    doi = "10.7185/geochemlet.1920",
    openalex = "W2964744142",
    references = "doi1010160009254188901015, doi1010160031920176900820, doi101016s0009254199000832, doi101016s0009254199000923, doi101016s001670370000377x, doi101016s096098220900431x, doi1010292001gb001807, doi10102992jc01511, doi101073pnas1004933107, doi101098rstb20061840"
}

Thresholds sind in Szenarien zum Ursprung des Lebens weit verbreitet, von der Entstehung der Chiralität über das Auftreten von Vesikeln und Autokatalyse bis hin zur darwinistischen Evolution. Hier analysieren wir die „Fehlertoleranzgrenze" (error threshold), die eine Bedingung für die Aufrechterhaltung der Polymer-Replikation darstellt, und verallgemeinern den Ansatz der Thresholds auf andere Eigenschaften präbiotischer Systeme. Thresholds liefern theoretische Vorhersagen, schreiben experimentelle Tests vor und integrieren interdisziplinäres Wissen. Die Kopplung zwischen Systemen und ihrer Umgebung bestimmt, wie Thresholds überschritten werden können, was zu verschiedenen Kategorien präbiotischer Übergänge führt. Die Artikulation mehrerer Thresholds offenbart evolutionäre Eigenschaften in präbiotischen Szenarien. Insgesamt zeigen Thresholds, wie Szenarien zum Ursprung des Lebens bewertet, revidiert und verglichen werden können.

@article{doi101016jisci2020101756,
    author = "Jeancolas, Cyrille und Malaterre, Christophe und Nghe, Philippe",
    title = "Thresholds in Origin of Life Scenarios",
    year = "2020",
    journal = "iScience",
    abstract = {Thresholds sind in Szenarien zum Ursprung des Lebens weit verbreitet, von der Entstehung der Chiralität über das Auftreten von Vesikeln und Autokatalyse bis hin zur darwinistischen Evolution. Hier analysieren wir die „Fehlertoleranzgrenze" (error threshold), die eine Bedingung für die Aufrechterhaltung der Polymer-Replikation darstellt, und verallgemeinern den Ansatz der Thresholds auf andere Eigenschaften präbiotischer Systeme. Thresholds liefern theoretische Vorhersagen, schreiben experimentelle Tests vor und integrieren interdisziplinäres Wissen. Die Kopplung zwischen Systemen und ihrer Umgebung bestimmt, wie Thresholds überschritten werden können, was zu verschiedenen Kategorien präbiotischer Übergänge führt. Die Artikulation mehrerer Thresholds offenbart evolutionäre Eigenschaften in präbiotischen Szenarien. Insgesamt zeigen Thresholds, wie Szenarien zum Ursprung des Lebens bewertet, revidiert und verglichen werden können.},
    url = "https://doi.org/10.1016/j.isci.2020.101756",
    doi = "10.1016/j.isci.2020.101756",
    openalex = "W3096560280",
    references = "doi101038nmeth2893, doi101098rsta20160346, doi103390life10030020"
}

Präbiotische Chemie zielt darauf ab, zu erklären, wie die Biochemie des Lebens, wie wir es kennen, zustande kam. Die meisten Bemühungen in diesem Bereich haben sich darauf konzentriert, für das Leben wichtige Verbindungen über mehrstufige synthetische Routen bereitzustellen, die der Biochemie nicht ähneln. Um jedoch Einblicke zu gewinnen, warum der Kernstoffwechsel die Moleküle, Reaktionen, Wege und die gesamte Organisation verwendet, die er verwendet, müssen wir Moleküle nicht nur als synthetische Endziele betrachten. Ebenso wichtig sind die dynamischen Prozesse, die sie aufbauen und abbauen. Diese Perspektive hat viele Forscher zu der Hypothese geführt, dass die erste Stufe des Ursprungs des Lebens mit dem Beginn einer primitiven nichtenzymatischen Version des Stoffwechsels begann, die zunächst von natürlich vorkommenden Mineralien und Metallionen katalysiert wurde. Diese Sichtweise des Ursprungs des Lebens ist als „Stoffwechsel zuerst" bekannt geworden. Die Kontinuität mit dem modernen Stoffwechsel würde erfordern, dass eine primitive Version des Stoffwechsels Keto-Säuren, Zucker, Aminosäuren und Ribonukleotide aufbaut und abbaut, genau wie die Wege, die dies heute tun. Dieser Aufsatz diskutiert Stoffwechselwege, die für den Ursprung des Lebens relevant sind, in einer für Chemiker zugänglichen Weise und fasst Experimente zusammen, die darauf hindeuten, dass mehrere Wege ihre Wurzeln in der präbiotischen Chemie haben könnten. Schließlich werden die wichtigsten verbleibenden Meilensteine für die Protometabolismus-Hypothese hervorgehoben.

@article{doi101021acschemrev0c00191,
    author = "Muchowska, Kamila B. und Varma, Sreejith J. und Moran, Joseph",
    title = "Nonenzymatische Stoffwechselreaktionen und der Ursprung des Lebens",
    year = "2020",
    journal = "Chemical Reviews",
    abstract = {Präbiotische Chemie zielt darauf ab, zu erklären, wie die Biochemie des Lebens, wie wir es kennen, zustande kam. Die meisten Bemühungen in diesem Bereich haben sich darauf konzentriert, für das Leben wichtige Verbindungen über mehrstufige synthetische Routen bereitzustellen, die der Biochemie nicht ähneln. Um jedoch Einblicke zu gewinnen, warum der Kernstoffwechsel die Moleküle, Reaktionen, Wege und die gesamte Organisation verwendet, die er verwendet, müssen wir Moleküle nicht nur als synthetische Endziele betrachten. Ebenso wichtig sind die dynamischen Prozesse, die sie aufbauen und abbauen. Diese Perspektive hat viele Forscher zu der Hypothese geführt, dass die erste Stufe des Ursprungs des Lebens mit dem Beginn einer primitiven nichtenzymatischen Version des Stoffwechsels begann, die zunächst von natürlich vorkommenden Mineralien und Metallionen katalysiert wurde. Diese Sichtweise des Ursprungs des Lebens ist als „Stoffwechsel zuerst" bekannt geworden. Die Kontinuität mit dem modernen Stoffwechsel würde erfordern, dass eine primitive Version des Stoffwechsels Keto-Säuren, Zucker, Aminosäuren und Ribonukleotide aufbaut und abbaut, genau wie die Wege, die dies heute tun. Dieser Aufsatz diskutiert Stoffwechselwege, die für den Ursprung des Lebens relevant sind, in einer für Chemiker zugänglichen Weise und fasst Experimente zusammen, die darauf hindeuten, dass mehrere Wege ihre Wurzeln in der präbiotischen Chemie haben könnten. Schließlich werden die wichtigsten verbleibenden Meilensteine für die Protometabolismus-Hypothese hervorgehoben.},
    url = "https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.0c00191",
    doi = "10.1021/acs.chemrev.0c00191",
    openalex = "W3044573208",
    references = "branscomb2018frankenstein, doi101002bies201700179, doi101002bies201700182, doi101007pl00006565, doi1010160020711x94901198, doi1010160022283668903926, doi101016jgsf201707007, doi101016s0040403901994870, doi101038319618a0, doi101038nature08013, doi101038nature13068, doi101038s415590180644x, doi101038s415700160012, doi101073pnas591110, doi10108010409230490460765, doi101098rsob130156, doi101098rstb20061904, doi101101cshperspecta034801, doi101111brv12140, doi101126science1173046528, doi101126science1186120, doi101126scienceaax2747, doi101146annurevmi30100176002205, doi1011861745615071"
}

Die grundlegenden Rollen, die Peptide und Proteine in der heutigen Biologie spielen, machen es nahezu unbestreitbar, dass Peptide Schlüsselakteure im Ursprung des Lebens waren. Soweit es angemessen ist, von der bestehenden Biologie auf die präbiotische Welt zurückzuschließen, muss man die kritische Bedeutung anerkennen, die vernetzte molekulare Netzwerke, wahrscheinlich mit Peptiden als Schlüsselkomponenten, im Ursprung des Lebens gespielt haben. In diesem Review fassen wir chemische Prozesse zusammen, die Peptide betreffen, die zur frühen chemischen Evolution beigetragen haben könnten, mit einem Schwerpunkt auf molekularen Wechselwirkungen zwischen Peptiden und anderen Klassen organischer Moleküle. Wir fassen zunächst Mechanismen zusammen, durch die Aminosäuren und ähnliche Bausteine produziert und zu Protopeptiden weiterentwickelt worden sein könnten. Anschließend werden nicht-kovalente Wechselwirkungen von Peptiden mit anderen Peptiden sowie mit Nukleinsäuren, Lipiden, Kohlenhydraten, Metallionen und aromatischen Molekülen im Hinblick auf die möglichen Rollen solcher Wechselwirkungen in der chemischen Evolution von Struktur und Funktion diskutiert. Schließlich beschreiben wir Forschung, die strukturelle Alternativen zu Peptiden und kovalente Addukte zwischen Aminosäuren/Peptiden und anderen Klassen von Molekülen betrifft. Wir schlagen vor, dass zahlreiche zukünftige Durchbrüche in der Ursprung-des-Lebens-Chemie aus Untersuchungen vernetzter chemischer Systeme hervorgehen werden, in denen synergistische Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Klassen von Molekülen entstehen.

@article{doi101021acschemrev9b00664,
    author = "Frenkel‐Pinter, Moran und Samanta, Mousumi und Ashkenasy, Gonen und Leman, Luke J.",
    title = "Prebiotische Peptide: Molekulare Knotenpunkte im Ursprung des Lebens",
    year = "2020",
    journal = "Chemical Reviews",
    abstract = "Die grundlegenden Rollen, die Peptide und Proteine in der heutigen Biologie spielen, machen es nahezu unbestreitbar, dass Peptide Schlüsselakteure im Ursprung des Lebens waren. Soweit es angemessen ist, von der bestehenden Biologie auf die präbiotische Welt zurückzuschließen, muss man die kritische Bedeutung anerkennen, die vernetzte molekulare Netzwerke, wahrscheinlich mit Peptiden als Schlüsselkomponenten, im Ursprung des Lebens gespielt haben. In diesem Review fassen wir chemische Prozesse zusammen, die Peptide betreffen, die zur frühen chemischen Evolution beigetragen haben könnten, mit einem Schwerpunkt auf molekularen Wechselwirkungen zwischen Peptiden und anderen Klassen organischer Moleküle. Wir fassen zunächst Mechanismen zusammen, durch die Aminosäuren und ähnliche Bausteine produziert und zu Protopeptiden weiterentwickelt worden sein könnten. Anschließend werden nicht-kovalente Wechselwirkungen von Peptiden mit anderen Peptiden sowie mit Nukleinsäuren, Lipiden, Kohlenhydraten, Metallionen und aromatischen Molekülen im Hinblick auf die möglichen Rollen solcher Wechselwirkungen in der chemischen Evolution von Struktur und Funktion diskutiert. Schließlich beschreiben wir Forschung, die strukturelle Alternativen zu Peptiden und kovalente Addukte zwischen Aminosäuren/Peptiden und anderen Klassen von Molekülen betrifft. Wir schlagen vor, dass zahlreiche zukünftige Durchbrüche in der Ursprung-des-Lebens-Chemie aus Untersuchungen vernetzter chemischer Systeme hervorgehen werden, in denen synergistische Wechselwirkungen zwischen verschiedenen Klassen von Molekülen entstehen.",
    url = "https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.9b00664",
    doi = "10.1021/acs.chemrev.9b00664",
    openalex = "W3008483803",
    references = "doi101002anie201208397, doi101007pl00006565, doi101021cr2004844, doi101021ja01499a069, doi101038nchem2878, doi101038s415700160012, doi101073pnas9784112, doi101098rsob130156, doi101101cshperspecta034801, doi101126science1161527, doi1011861759220832, fox1958thermal"
}

Der Subduktion von Seamounts und Rückenmerkmalen an konvergierenden Plattengrenzen kommt eine wichtige Rolle bei der Verformung der überlagernden Platte zu und beeinflusst geochemische Kreisläufe sowie damit verbundene biologische Prozesse. Die aktive Serpentinisierung des Vorbogensmantels und der Serpentin-Mud-Vulkanismus am Marianen-Vorbogen (zwischen dem Graben und dem aktiven Vulkanbogen) bieten Einblicke in Subduktionsprozesse. Hier präsentieren wir (1) die erste Beobachtung einer ausgedehnten Exposition eines unverformten Kreidezeitlichen Seamounts, der derzeit an der inneren Hangseite des Marianengrabens subduziert wird; (2) vertikale Verformung des Vorbogenbereichs im Zusammenhang mit der Subduktion von Seamounts der Pazifischen Platte und verdickter Kruste; (3) wiederhergestellte Kernproben des Ocean Drilling Program und des International Ocean Discovery Program von Serpentin-Mudströmen, die die Exhumation verschiedener Lithologien der Pazifischen Platte bestätigen, einschließlich subduzierter Riffkalksteine; (4) petrologische, geochemische und paläontologische Daten aus den Kernen, die zeigen, dass die Exhumation von Seamounts der Pazifischen Platte größere räumliche und zeitliche Ausdehnungen abdeckt; (5) die Schlussfolgerung, dass mikrobielle Gemeinschaften, die mit Serpentin-Mud-Vulkanismus verbunden sind, ebenfalls aus dem subduzierten Plattenboden und/oder Seamounts exhumiert werden können; und (6) die Implikationen für die Auswirkungen dieser Prozesse hinsichtlich der Evolution des Lebens. Dieser Artikel ist Teil eines Diskussionsmeetings zum Thema 'Serpentine in the Earth system'.

@article{doi101098rsta20180425,
    author = "Fryer, P. und Wheat, C.G. und Williams, Trevor und Kelley, Christopher und Johnson, K. und Ryan, Jeffrey G. und Kurz, Walter und Shervais, John W. und Albers, E. und Bekins, B. und Debret, B.P.R. und Deng, J. und Dong, Y. und Eickenbusch, P. und Frery, E.A. und Ichiyama, Yuji und Johnston, R.M. und Kevorkian, R.T. und Magalhães, V. und Mantovanelli, S.S. und Menapace, W. und Menzies, C.D. und Michibayashi, Katsuyoshi und Moyer, C.L. und Mullane, K.K. und Park, Jung‐Woo und Price, R.E. und Sissmann, O.J. und Suzuki, Shino und Takai, Ken und Walter, B. und Zhang, Rui und Amon, Diva J. und Glickson, D. und Pomponi, Shirley A.",
    title = "Mariana serpentinite mud volcanism exhumes subducted seamount materials: implications for the origin of life",
    year = "2020",
    journal = "Philosophical Transactions of the Royal Society A Mathematical Physical and Engineering Sciences",
    abstract = "Der Subduktion von Seamounts und Rückenmerkmalen an konvergierenden Plattengrenzen kommt eine wichtige Rolle bei der Verformung der überlagernden Platte zu und beeinflusst geochemische Kreisläufe sowie damit verbundene biologische Prozesse. Die aktive Serpentinisierung des Vorbogensmantels und der Serpentin-Mud-Vulkanismus am Marianen-Vorbogen (zwischen dem Graben und dem aktiven Vulkanbogen) bieten Einblicke in Subduktionsprozesse. Hier präsentieren wir (1) die erste Beobachtung einer ausgedehnten Exposition eines unverformten Kreidezeitlichen Seamounts, der derzeit an der inneren Hangseite des Marianengrabens subduziert wird; (2) vertikale Verformung des Vorbogenbereichs im Zusammenhang mit der Subduktion von Seamounts der Pazifischen Platte und verdickter Kruste; (3) wiederhergestellte Kernproben des Ocean Drilling Program und des International Ocean Discovery Program von Serpentin-Mudströmen, die die Exhumation verschiedener Lithologien der Pazifischen Platte bestätigen, einschließlich subduzierter Riffkalksteine; (4) petrologische, geochemische und paläontologische Daten aus den Kernen, die zeigen, dass die Exhumation von Seamounts der Pazifischen Platte größere räumliche und zeitliche Ausdehnungen abdeckt; (5) die Schlussfolgerung, dass mikrobielle Gemeinschaften, die mit Serpentin-Mud-Vulkanismus verbunden sind, ebenfalls aus dem subduzierten Plattenboden und/oder Seamounts exhumiert werden können; und (6) die Implikationen für die Auswirkungen dieser Prozesse hinsichtlich der Evolution des Lebens. Dieser Artikel ist Teil eines Diskussionsmeetings zum Thema 'Serpentine in the Earth system'.",
    url = "https://doi.org/10.1098/rsta.2018.0425",
    doi = "10.1098/rsta.2018.0425",
    openalex = "W2998710986",
    references = "doi101098rsta20180421"
}

Selbstorganisierende Fällungsprozesse, wie chemische Gärten, die biomimetische Mikro- und Nanoröhrenformen bilden, haben das Potenzial, uns neue Grundlagenwissenschaften aufzuzeigen, die erforscht, quantifiziert und verstanden werden müssen, um nichtgleichgewichtige physikochemische Systeme zu verstehen und Einblicke in die Bedingungen für das Entstehen des Lebens zu gewähren. Die Physik und Chemie dieser Phänomene, bedingt durch die Bildung von Materialarchitekturen unter einem Ionenfluss und deren Ausnutzung in Anwendungen, wurden kürzlich als Chemobrionik bezeichnet. Fortschritte im Verständnis dieses Bereichs erfordern eine Kombination von Expertise in Physik, Chemie, mathematischer Modellierung, Biologie und Nanoengineering sowie in komplexen Systemen und nichtlinearen und Materialwissenschaften, was zur Entstehung dieser neuen synergistischen Disziplin der Chemobrionik führt.

@article{doi101162artla00323,
    author = "Cardoso, Silvana S. S. und Cartwright, Julyan H. E. und Čejková, Jitka und Cronin, Leroy und Wit, A. De und Giannerini, Simone und Horváth, Dezső und Rodrigues‬, Alírio E. und Russell, Michael J. und Sainz‐Díaz, C. Ignacio und Tóth, Ágota",
    title = "Chemobrionics: Von selbstorganisierten Materialarchitekturen bis zum Ursprung des Lebens",
    year = "2020",
    journal = "Artificial Life",
    abstract = "Selbstorganisierende Fällungsprozesse, wie chemische Gärten, die biomimetische Mikro- und Nanoröhrenformen bilden, haben das Potenzial, uns neue Grundlagenwissenschaften aufzuzeigen, die erforscht, quantifiziert und verstanden werden müssen, um nichtgleichgewichtige physikochemische Systeme zu verstehen und Einblicke in die Bedingungen für das Entstehen des Lebens zu gewähren. Die Physik und Chemie dieser Phänomene, bedingt durch die Bildung von Materialarchitekturen unter einem Ionenfluss und deren Ausnutzung in Anwendungen, wurden kürzlich als Chemobrionik bezeichnet. Fortschritte im Verständnis dieses Bereichs erfordern eine Kombination von Expertise in Physik, Chemie, mathematischer Modellierung, Biologie und Nanoengineering sowie in komplexen Systemen und nichtlinearen und Materialwissenschaften, was zur Entstehung dieser neuen synergistischen Disziplin der Chemobrionik führt.",
    url = "https://doi.org/10.1162/artl\_a\_00323",
    doi = "10.1162/artl\_a\_00323",
    openalex = "W3044486488",
    references = "cartwright2019the, doi101007s1121401906248"
}

Die Forschung zum Ursprung des Lebens ist höchst heterogen. Nach einer peculiar historischen Entwicklung umfasst sie nach wie vor stark gegensätzliche Ansichten, die den Fortschritt potenziell behindern. Auf dem 1. Interdisziplinären Treffen zum Ursprung des Lebens trafen sich Nachwuchsforscher, um Gemeinsamkeiten zwischen Theorien und Ansätzen, kritische Divergenzpunkte und Erwartungen für die Zukunft zu erforschen. Wir finden, dass zwar klassische Ansätze und Theorien – z. B. bottom-up und top-down, RNA-Welt versus Stoffwechsel-zuerst – in der Forschung zum Ursprung des Lebens vorherrschend waren, sie jedoch aufhören, sich gegenseitig auszuschließen, und sie können und sollten integrative Ansätze nähren. Hier konzentrieren wir uns auf drängende Fragen und jüngste Entwicklungen, die die klassischen Disziplinen und Ansätze überbrücken, und heben Erwartungen für zukünftige Bemühungen in der Forschung zum Ursprung des Lebens hervor.

@article{doi103390life10030020,
    author = "Preiner, Martina und Asche, Silke und Becker, Sidney und Betts, Holly C. und Boniface, Adrien und Camprubí, Eloi und Chandru, Kuhan und Erastova, Valentina und Garg, Sriram G. und Khawaja, Nozair und Kostyrka, Gladys und Machné, Rainer und Moggioli, Giacomo und Muchowska, Kamila B. und Neukirchen, Sinje und Peter, Benedikt und Pichlhöfer, Edith und Radványi, Ádám und Rossetto, Daniele und Salditt, Annalena und Schmelling, Nicolas und Sousa, Filipa L. und Tria, Fernando D. K. und Vörös, Dániel und Xavier, Joana C.",
    title = "The Future of Origin of Life Research: Bridging Decades-Old Divisions",
    year = "2020",
    journal = "Life",
    abstract = "Research on the origin of life is highly heterogeneous. After a peculiar historical development, it still includes strongly opposed views which potentially hinder progress. In the 1st Interdisciplinary Origin of Life Meeting, early-career researchers gathered to explore the commonalities between theories and approaches, critical divergence points, and expectations for the future. We find that even though classical approaches and theories-e.g. bottom-up and top-down, RNA world vs. metabolism-first-have been prevalent in origin of life research, they are ceasing to be mutually exclusive and they can and should feed integrating approaches. Here we focus on pressing questions and recent developments that bridge the classical disciplines and approaches, and highlight expectations for future endeavours in origin of life research.",
    url = "https://doi.org/10.3390/life10030020",
    doi = "10.3390/life10030020",
    openalex = "W3007934451",
    references = "branscomb2018frankenstein, doi101002bies201700179, doi101002bies201700182, doi101007bf00623322, doi101007s1108401909580x, doi1010160092867482904147, doi1010160092867483901174, doi101016jchembiol201303012, doi101016jgsf201707007, doi101038319618a0, doi101038nrmicro1931, doi101038nrmicro1991, doi101038s4158601914364, doi101093nargkw1092, doi101126science1173046528, doi101126science1303370245, doi101126science13434891501, doi101126scienceaax2747, doi1020944preprints2018060035v1, doi1020944preprints2018060035v2, doi103390life5021239"
}

Die Frage, wo das Leben entstanden ist, wird seit sehr langer Zeit kontrovers diskutiert. Wissenschaftler haben viele Umgebungen herangezogen, um diese Frage zu beantworten. Oft finden wir uns an einen bestimmten Ort gebunden, besonders wenn wir glauben, das Leben sei einmal entstanden und habe sich dann in die unzähligen Formen entwickelt, die wir heute kennen. In diesem kurzen Kommentar möchten wir das folgende Verständnis darlegen: Hydrothermale Umgebungen sind energetisch robuste Standorte für den Ursprung und die frühe Evolution des Lebens, wie wir es kennen. Zwei Umgebungen kennzeichnen hydrothermale Bedingungen: hydrothermale Felder an Land und submarine hydrothermale Quellen. Wenn das Leben nur einmal entstanden ist, müssen wir zwischen diesen beiden Umgebungen wählen; jedoch gibt es keinen Grund anzunehmen, dass das Leben nur einmal entstanden ist. Wir schließen mit der Idee, dass anstatt eines „entweder-oder"-Denkmusters bezüglich des Ursprungs des Lebens ein „ja-und"-Denkmodell ein besseres Paradigma sein könnte, um Probleme in diesem Bereich zu lösen. Schließlich werden wir weitere Forschung im Hinblick auf beide Umgebungen diskutieren.

@article{doi103390life10040036,
    author = "Omran, Arthur und Pasek, Matthew A.",
    title = "Ein konstruktiver Ansatz zum Nachdenken über verschiedene hydrothermale Umgebungen für den Ursprung des Lebens",
    year = "2020",
    journal = "Life",
    abstract = {Die Frage, wo das Leben entstanden ist, wird seit sehr langer Zeit kontrovers diskutiert. Wissenschaftler haben viele Umgebungen herangezogen, um diese Frage zu beantworten. Oft finden wir uns an einen bestimmten Ort gebunden, besonders wenn wir glauben, das Leben sei einmal entstanden und habe sich dann in die unzähligen Formen entwickelt, die wir heute kennen. In diesem kurzen Kommentar möchten wir das folgende Verständnis darlegen: Hydrothermale Umgebungen sind energetisch robuste Standorte für den Ursprung und die frühe Evolution des Lebens, wie wir es kennen. Zwei Umgebungen kennzeichnen hydrothermale Bedingungen: hydrothermale Felder an Land und submarine hydrothermale Quellen. Wenn das Leben nur einmal entstanden ist, müssen wir zwischen diesen beiden Umgebungen wählen; jedoch gibt es keinen Grund anzunehmen, dass das Leben nur einmal entstanden ist. Wir schließen mit der Idee, dass anstatt eines „entweder-oder"-Denkmusters bezüglich des Ursprungs des Lebens ein „ja-und"-Denkmodell ein besseres Paradigma sein könnte, um Probleme in diesem Bereich zu lösen. Schließlich werden wir weitere Forschung im Hinblick auf beide Umgebungen diskutieren.},
    url = "https://doi.org/10.3390/life10040036",
    doi = "10.3390/life10040036",
    openalex = "W3015340286",
    references = "cartwright2019the, doi103390life10030020"
}

@article{doi101016jearscirev2021103910,
    author = "Trolard, Fabienne und Duval, Simon und Nitschke, Wolfgang und Ménèz, Bénédicte und Pisapia, Céline und Nacib, Jihaine Ben und Andréani, M. und Bourrié, Guilhem",
    title = "Mineralogie, Geochemie und Vorkommen von Fougerit in einem modernen hydrothermalen System und seine Implikationen für den Ursprung des Lebens",
    year = "2021",
    journal = "Earth-Science Reviews",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.earscirev.2021.103910",
    doi = "10.1016/j.earscirev.2021.103910",
    openalex = "W4200442220",
    references = "doi10100797836620364952, doi101016b9780126564464x50002, doi101016s0010854598002161, doi101016s0016703798002439, doi10103835084000, doi101126science1102556, doi101126science1151194, doi101180claymin19590042102, doi1015159781501508233, doi103390life11080777, openalexw599354073"
}

Der Bereich der präbiotischen Chemie hat gezeigt, dass komplexe organische chemische Systeme, die verschiedene lebensähnliche Eigenschaften aufweisen, im Labor abiotisch erzeugt werden können. Das Verständnis dieser chemischen Systeme ist für die Astrobiologie und die Lebenserkennung wichtig, da wir nicht wissen, in welchem Umfang präbiotische Chemie auf anderen Welten existiert oder existiert hat. Auch wissen wir nicht, welche Signaturen diagnostisch für ein bestehendes oder „gescheitertes" präbiotisches System sind. Auf der Erde hat die Biologie die meisten abiotischen organischen Chemieprozesse unterdrückt und geologische Aufzeichnungen der präbiotischen Chemie überprägt; daher ist es schwierig zu validieren, ob chemische Signaturen aus zukünftigen planetaren Missionen Überreste oder bestehende präbiotische Systeme sind. Die „Biosignatur-Schwelle" zwischen der Wahrscheinlichkeit, dass eine chemische Signature auf einer gegebenen Welt durch abiotische versus biotische Chemie erzeugt wird, könnte erheblich variieren, abhängig von der spezifischen Umgebung, und sich im Laufe der Zeit ändern, insbesondere wenn Leben auf dieser Welt entstehen und sich diversifizieren würde. Um organische Signaturen zu interpretieren, die während einer planetaren Mission detektiert werden, befürworten wir (1) ein vollständigeres Verständnis präbiotischer/abiotischer chemischer Möglichkeiten in verschiedenen planetaren Umgebungen und (2) die Einbeziehung experimenteller präbiotischer Proben als Analogien bei der Erstellung Vergleichsbibliotheken für „Lebenserkennungs"-Missioninstrumente.

@article{doi101089ast20210079,
    author = "Barge, Laura M. und Rodriguez, Laura E. und Weber, Jessica M. und Theiling, Bethany",
    title = "Bestimmung der „Biosignatur-Schwelle" für die Lebenserkennung auf biotischen, abiotischen oder präbiotischen Welten",
    year = "2021",
    journal = "Astrobiology",
    abstract = {Der Bereich der präbiotischen Chemie hat gezeigt, dass komplexe organische chemische Systeme, die verschiedene lebensähnliche Eigenschaften aufweisen, im Labor abiotisch erzeugt werden können. Das Verständnis dieser chemischen Systeme ist für die Astrobiologie und die Lebenserkennung wichtig, da wir nicht wissen, in welchem Umfang präbiotische Chemie auf anderen Welten existiert oder existiert hat. Auch wissen wir nicht, welche Signaturen diagnostisch für ein bestehendes oder „gescheitertes" präbiotisches System sind. Auf der Erde hat die Biologie die meisten abiotischen organischen Chemieprozesse unterdrückt und geologische Aufzeichnungen der präbiotischen Chemie überprägt; daher ist es schwierig zu validieren, ob chemische Signaturen aus zukünftigen planetaren Missionen Überreste oder bestehende präbiotische Systeme sind. Die „Biosignatur-Schwelle" zwischen der Wahrscheinlichkeit, dass eine chemische Signature auf einer gegebenen Welt durch abiotische versus biotische Chemie erzeugt wird, könnte erheblich variieren, abhängig von der spezifischen Umgebung, und sich im Laufe der Zeit ändern, insbesondere wenn Leben auf dieser Welt entstehen und sich diversifizieren würde. Um organische Signaturen zu interpretieren, die während einer planetaren Mission detektiert werden, befürworten wir (1) ein vollständigeres Verständnis präbiotischer/abiotischer chemischer Möglichkeiten in verschiedenen planetaren Umgebungen und (2) die Einbeziehung experimenteller präbiotischer Proben als Analogien bei der Erstellung Vergleichsbibliotheken für „Lebenserkennungs"-Missioninstrumente.},
    url = "https://doi.org/10.1089/ast.2021.0079",
    doi = "10.1089/ast.2021.0079",
    openalex = "W4200321682",
    references = "doi101038216029a0, doi103390life10040042"
}

Die Nichtgleichgewichtsthermodynamik und die photochemischen Reaktionsmechanismen werden beschrieben, die möglicherweise an der dissipativen Strukturierung, Vermehrung und Komplexierung der fundamentalen Moleküle des Lebens aus einfacheren und häufigeren Vorläufern unter dem UVC-Photonenfluss beteiligt waren, der an der Erdoberfläche zum Zeitpunkt des Ursprungs des Lebens vorherrschte. Die dissipative Strukturierung der fundamentalen Moleküle wird durch ihre starken und breiten Wellenlängenabsorptionsbänder im UVC sowie durch schnelle strahlungslose Deexcitation belegt. Die Vermehrung ergibt sich aus der auto- und querkatalytischen Natur der Zwischenprodukte. Die inhärente Nichtlinearität führt zu zahlreichen stationären Zuständen, die es dem System erlauben, bei Verstärkung einer Fluktuation zu Konzentrationsprofilen zu entwickeln, die im Allgemeinen eine größere Photondissipation durch eine thermodynamische Selektion der dissipativen Effizienz bieten. Als Beispiel wird die photochemische dissipative Abiogenese von Adenin aus dem Vorläufer HCN in wässriger Lösung innerhalb einer Fettsäurevesikel beschrieben, die auf einer heißen Ozeanoberfläche schwimmt und durch das einfallende UVC-Licht weit vom Gleichgewicht getrieben wird. Die kinetischen Gleichungen für die photochemischen Reaktionen mit Diffusion werden unter verschiedenen Umweltbedingungen gelöst und die Ergebnisse im Rahmen der nichtlinearen klassischen irreversiblen Thermodynamik-Theorie analysiert.

@article{doi103390e23020217,
    author = "Michaelian, Karo",
    title = "The Dissipative Photochemical Origin of Life: UVC Abiogenesis of Adenine",
    year = "2021",
    journal = "Entropy",
    abstract = "The non-equilibrium thermodynamics and the photochemical reaction mechanisms are described which may have been involved in the dissipative structuring, proliferation and complexation of the fundamental molecules of life from simpler and more common precursors under the UVC photon flux prevalent at the Earth's surface at the origin of life. Dissipative structuring of the fundamental molecules is evidenced by their strong and broad wavelength absorption bands in the UVC and rapid radiationless deexcitation. Proliferation arises from the auto- and cross-catalytic nature of the intermediate products. Inherent non-linearity gives rise to numerous stationary states permitting the system to evolve, on amplification of a fluctuation, towards concentration profiles providing generally greater photon dissipation through a thermodynamic selection of dissipative efficacy. An example is given of photochemical dissipative abiogenesis of adenine from the precursor HCN in water solvent within a fatty acid vesicle floating on a hot ocean surface and driven far from equilibrium by the incident UVC light. The kinetic equations for the photochemical reactions with diffusion are resolved under different environmental conditions and the results analyzed within the framework of non-linear Classical Irreversible Thermodynamic theory.",
    url = "https://doi.org/10.3390/e23020217",
    doi = "10.3390/e23020217",
    openalex = "W3113314209",
    references = "doi101002andp19053220806, doi10108800344885291306, doi101098rstb19520012, doi101103physrev37405, doi101103physrev382265, doi101103physrev8334, doi10111911987158, doi101126science1173046528, doi10114912425756, openalexw1556913189"
}

Veröffentlichungen zum Ursprung des Lebens sind meist Ergebnisse von Laborforschung und gehen von der stillschweigenden Annahme aus, dass dieselben Reaktionen vor etwa 4 Milliarden Jahren auf der frühen Erde möglich gewesen wären. Kann diese Annahme überprüft werden? Wir können nicht in die Vergangenheit zurückkehren, aber wir können das Labor verlassen und Experimente unter natürlichen Bedingungen durchführen, die vermutlich analog zur präbiotischen Umwelt sind. Diese kurze Übersicht beschreibt erste Versuche, solche Studien durchzuführen, und einige der Lehren, die wir daraus gezogen haben.

@article{doi103390life11020134,
    author = "Deamer, David W.",
    title = "Where Did Life Begin? Testing Ideas in Prebiotic Analogue Conditions",
    year = "2021",
    journal = "Life",
    abstract = "Publications related to the origin of life are mostly products of laboratory research and have the tacit assumption that the same reactions would have been possible on the early Earth some 4 billion years ago. Can this assumption be tested? We cannot go back in time, but we are able to venture out of the laboratory and perform experiments in natural conditions that are presumably analogous to the prebiotic environment. This brief review describes initial attempts to undertake such studies and some of the lessons we have learned.",
    url = "https://doi.org/10.3390/life11020134",
    doi = "10.3390/life11020134",
    openalex = "W3128786289",
    references = "doi103390life10110291"
}

Die Annahme, dass es bei der Entstehung des Lebens ein „Wasserproblem" gab – dass der hadäische Ozean einfach zu feucht und zu salzig für die Entstehung des Lebens war – wird hier geologischen und experimentellen Realitätschecks unterzogen. Der „warme kleine Teich", der die Stelle der subaquatischen alkalischen Ventil-Theorie (AVT) einnehmen würde, wie sie kürzlich in der Zeitschrift Nature gepriesen wurde, widerspricht jahrzehntelanger geologischer, mikrobiologischer und evolutionärer Forschung und Argumentation. Für den vorliegenden Autor ist der Beweis, der das Konzept des warmen kleinen Teichs widerlegt, überwältigend angesichts der Fakten, dass (i) die frühe Erde eine Wasserwelt war, (ii) ihr allumfassender Ozean nie weniger als 4 km tief war, (iii) es damals keine metaphorischen „Islands" oder „Hawaiis" gab, geschweige denn ein „Ontong Java", weil (iv) der sich verfestigende Magmaozean darunter noch zu matschig war, um solche markanten Belastungen auf der ozeanischen Kruste zu tragen. Anstelle des angeblichen warmen kleinen Teichs bieten wir einen gut geschützten mineralischen Hügel an, der an einem subaquatischen alkalischen Ventil als Geburtsstätte des Lebens auskristallisiert: Anstelle von Lipidmembranen schlagen wir Peptide vor; wir ersetzen giftiges Cyanid durch Ammonium und Hydrazin; statt schädlicher Strahlung haben wir die passenden lebensspendenden Redox- und pH-Ungleichgewichte; und anstelle von chaotischer Chemie bieten wir das Potenzial für die Entstehung des Lebens aus den einfachsten geochemisch verfügbaren Molekülen und Ionen, die sich an einem subaquatischen alkalischen Ventil im Hadean konzentrieren – speziell innerhalb der nano-eingeschränkten, flexiblen und redox-aktiven Zwischenschichtwände des Mischwert-Doppelschicht-Oxyhydroxid-Minerals Fougerite/Grüner Rost, das einen Großteil dieses Hügels ausmacht.

@article{doi103390life11050429,
    author = "Russell, Michael J.",
    title = "The „Wasserproblem"(sic), der illusorische Teich und die subaquatische Entstehung des Lebens – Eine Übersicht",
    year = "2021",
    journal = "Life",
    abstract = {Die Annahme, dass es bei der Entstehung des Lebens ein „Wasserproblem" gab – dass der hadäische Ozean einfach zu feucht und zu salzig für die Entstehung des Lebens war – wird hier geologischen und experimentellen Realitätschecks unterzogen. Der „warme kleine Teich", der die Stelle der subaquatischen alkalischen Ventil-Theorie (AVT) einnehmen würde, wie sie kürzlich in der Zeitschrift Nature gepriesen wurde, widerspricht jahrzehntelanger geologischer, mikrobiologischer und evolutionärer Forschung und Argumentation. Für den vorliegenden Autor ist der Beweis, der das Konzept des warmen kleinen Teichs widerlegt, überwältigend angesichts der Fakten, dass (i) die frühe Erde eine Wasserwelt war, (ii) ihr allumfassender Ozean nie weniger als 4 km tief war, (iii) es damals keine metaphorischen „Islands" oder „Hawaiis" gab, geschweige denn ein „Ontong Java", weil (iv) der sich verfestigende Magmaozean darunter noch zu matschig war, um solche markanten Belastungen auf der ozeanischen Kruste zu tragen. Anstelle des angeblichen warmen kleinen Teichs bieten wir einen gut geschützten mineralischen Hügel an, der an einem subaquatischen alkalischen Ventil als Geburtsstätte des Lebens auskristallisiert: Anstelle von Lipidmembranen schlagen wir Peptide vor; wir ersetzen giftiges Cyanid durch Ammonium und Hydrazin; statt schädlicher Strahlung haben wir die passenden lebensspendenden Redox- und pH-Ungleichgewichte; und anstelle von chaotischer Chemie bieten wir das Potenzial für die Entstehung des Lebens aus den einfachsten geochemisch verfügbaren Molekülen und Ionen, die sich an einem subaquatischen alkalischen Ventil im Hadean konzentrieren – speziell innerhalb der nano-eingeschränkten, flexiblen und redox-aktiven Zwischenschichtwände des Mischwert-Doppelschicht-Oxyhydroxid-Minerals Fougerite/Grüner Rost, das einen Großteil dieses Hügels ausmacht.},
    url = "https://doi.org/10.3390/life11050429",
    doi = "10.3390/life11050429",
    openalex = "W3163572428",
    references = "doi101002j146020751982tb01276x, doi101007s0041000500258, doi101016096800049090281f, doi101021cr0503658, doi10103835084000, doi101038384055a0, doi101038nature08013, doi101038s41467018077710, doi101073pnas9083334, doi101126science1102556, doi103390life10110291"
}

Während die meisten Fortschritte in der Erforschung des Ursprungs des Lebens auf der Erde (OoLoE) Stückwerk sind und gegen die Gesetze der Chemie und Physik getestet werden, ist das ultimative Ziel, ein Gesamtszenario für den Ursprung des Lebens zu entwickeln. Allerdings macht die Dimensionalität von Nicht-Gleichgewichts-Chemie-Systemen, von der Bandbreite möglicher Randbedingungen und chemischen Wechselwirkungen, die Anwendung chemischer und physikalischer Gesetze schwierig. Hier skizzieren wir eine Reihe einfacher Kriterien zur Bewertung von OoLoE-Szenarien. Dazu gehören die Notwendigkeit von Abgrenzung, stetigen Energie- und Materialflüssen sowie einer strukturierten räumlichen Heterogenität von Anfang an. Das Prinzip der Kontinuität, die Tatsache, dass all das Leben heute vom ersten Leben abstammt, deutet darauf hin, dass Szenarien mit weniger nicht-analogen (nicht im heutigen Leben gesehenen) zu analogen (im heutigen Leben gesehenen) Übergängen in den erschlossenen ersten biochemischen Pfaden bevorzugt werden sollten. Top-down-Daten deuten ebenfalls darauf hin, dass ein komplexer Stoffwechsel vor Ribozymen und Enzymen existierte und dass volle zelluläre Autonomie und Motilität post-LUCA auftraten. Unter Verwendung dieser Kriterien finden wir das Szenario des alkalischen hydrothermalen Vent-Mikrokomplexes mit einer spät entwickelten Ausbeutung des natürlich vorkommenden pH-Werts (oder Na+-Gradienten) durch die ATP-Synthase am überzeugendsten. Allerdings gibt es noch so viele Unbekannte, dass wir auch für die weitere Entwicklung so vieler plausibler Szenarien wie möglich plädieren.

@article{doi103390life11070690,
    author = "Brunk, Clifford F. und Marshall, Charles R.",
    title = "'Whole Organism', Systems Biology, und Top-Down-Kriterien zur Bewertung von Szenarien für den Ursprung des Lebens",
    year = "2021",
    journal = "Life",
    abstract = "Während die meisten Fortschritte in der Erforschung des Ursprungs des Lebens auf der Erde (OoLoE) Stückwerk sind und gegen die Gesetze der Chemie und Physik getestet werden, ist das ultimative Ziel, ein Gesamtszenario für den Ursprung des Lebens zu entwickeln. Allerdings macht die Dimensionalität von Nicht-Gleichgewichts-Chemie-Systemen, von der Bandbreite möglicher Randbedingungen und chemischen Wechselwirkungen, die Anwendung chemischer und physikalischer Gesetze schwierig. Hier skizzieren wir eine Reihe einfacher Kriterien zur Bewertung von OoLoE-Szenarien. Dazu gehören die Notwendigkeit von Abgrenzung, stetigen Energie- und Materialflüssen sowie einer strukturierten räumlichen Heterogenität von Anfang an. Das Prinzip der Kontinuität, die Tatsache, dass all das Leben heute vom ersten Leben abstammt, deutet darauf hin, dass Szenarien mit weniger nicht-analogen (nicht im heutigen Leben gesehenen) zu analogen (im heutigen Leben gesehenen) Übergängen in den erschlossenen ersten biochemischen Pfaden bevorzugt werden sollten. Top-down-Daten deuten ebenfalls darauf hin, dass ein komplexer Stoffwechsel vor Ribozymen und Enzymen existierte und dass volle zelluläre Autonomie und Motilität post-LUCA auftraten. Unter Verwendung dieser Kriterien finden wir das Szenario des alkalischen hydrothermalen Vent-Mikrokomplexes mit einer spät entwickelten Ausbeutung des natürlich vorkommenden pH-Werts (oder Na+-Gradienten) durch die ATP-Synthase am überzeugendsten. Allerdings gibt es noch so viele Unbekannte, dass wir auch für die weitere Entwicklung so vieler plausibler Szenarien wie möglich plädieren.",
    url = "https://doi.org/10.3390/life11070690",
    doi = "10.3390/life11070690",
    openalex = "W3178442375",
    references = "doi103390life11050429"
}

Seit den wegweisenden experimentellen Arbeiten von Urey und Miller vor etwa 70 Jahren wurden zahlreiche experimentelle Arbeiten entwickelt, um die Frage nach dem Ursprung des Lebens auf der Grundlage weniger gut konstruierter Hypothesen zu untersuchen. In den letzten Jahren wurde die Aufmerksamkeit auf das sogenannte alkalische hydrothermale Quellenmodell (AHV-Modell) für die Entstehung des Lebens gelenkt. Seit den ersten Arbeiten wurden Perspektiven aus den Komplexitätswissenschaften, der Bioenergetik und der Thermodynamik in das Modell integriert. Folglich wurden eine große Anzahl experimenteller Arbeiten aus dem Modell unter Verwendung verschiedener Werkzeuge entwickelt. In diesem Review präsentieren wir die Schlüsselkonzepte, die eine Grundlage für das AHV-Modell bilden, und analysieren dann die experimentellen Ansätze, die davon motiviert wurden. Experimentelle Werkzeuge, die auf hydrothermalen Reaktoren, Mikrofluidik und chemischen Gärten basieren, wurden verwendet, um die Umgebungen früher AHVs auf der Hadean-Erde (~4,0 Ga) zu simulieren. Darüber hinaus ist bemerkenswert, dass mehrere Arbeiten Techniken aus der Elektrochemie verwendeten, um Phänomene an der Schnittstelle zwischen Quelle und Ozean für frühe AHVs zu untersuchen. Ihre Ergebnisse lieferten wichtige Parameter und Details, die für die Bewertung der Plausibilität des AHV-Modells und für dessen Verbesserung verwendet werden.

@article{doi103390life11080777,
    author = "Altair, Thiago und Borges, Luiz G. F. und Galante, Douglas und Varela, Hamilton",
    title = "Experimentelle Ansätze zur Überprüfung der Hypothese der Entstehung des Lebens an submarinen alkalischen Quellen",
    year = "2021",
    journal = "Life",
    abstract = "Seit den wegweisenden experimentellen Arbeiten von Urey und Miller vor etwa 70 Jahren wurden zahlreiche experimentelle Arbeiten entwickelt, um die Frage nach dem Ursprung des Lebens auf der Grundlage weniger gut konstruierter Hypothesen zu untersuchen. In den letzten Jahren wurde die Aufmerksamkeit auf das sogenannte alkalische hydrothermale Quellenmodell (AHV-Modell) für die Entstehung des Lebens gelenkt. Seit den ersten Arbeiten wurden Perspektiven aus den Komplexitätswissenschaften, der Bioenergetik und der Thermodynamik in das Modell integriert. Folglich wurden eine große Anzahl experimenteller Arbeiten aus dem Modell unter Verwendung verschiedener Werkzeuge entwickelt. In diesem Review präsentieren wir die Schlüsselkonzepte, die eine Grundlage für das AHV-Modell bilden, und analysieren dann die experimentellen Ansätze, die davon motiviert wurden. Experimentelle Werkzeuge, die auf hydrothermalen Reaktoren, Mikrofluidik und chemischen Gärten basieren, wurden verwendet, um die Umgebungen früher AHVs auf der Hadean-Erde (\textasciitilde 4,0 Ga) zu simulieren. Darüber hinaus ist bemerkenswert, dass mehrere Arbeiten Techniken aus der Elektrochemie verwendeten, um Phänomene an der Schnittstelle zwischen Quelle und Ozean für frühe AHVs zu untersuchen. Ihre Ergebnisse lieferten wichtige Parameter und Details, die für die Bewertung der Plausibilität des AHV-Modells und für dessen Verbesserung verwendet werden.",
    url = "https://doi.org/10.3390/life11080777",
    doi = "10.3390/life11080777",
    openalex = "W3193123880",
    references = "baltscheffsky1981stepwise, branscomb2018frankenstein, doi101002bies201700179, doi101002bies201700182, doi1010160020711x94901198, doi101021cr0503658, doi101021cr2004844, doi101038191144a0, doi10103835084000, doi101038nrmicro1991, doi101039c3sc50205h, doi101126science1102556, doi101126science1303370245, doi101128mr5244524841988, doi103390life10110291, doi103390life11050429, doi103390life8040046, fox1995thermal"
}

"Prebiotische Suppe" taucht häufig in Diskussionen über die Erforschung des Ursprungs des Lebens auf, sowohl als theoretisches Konzept bei der Besprechung abiotischer Pfade zu modernen biochemischen Bausteinen als auch, neuerdings, als Ausgangsmaterial in präbiotischen Chemie-Experimenten, die sich auf die Entdeckung emergenter, systemischer Prozesse wie Polymerisation, Einkapselung und Evolution konzentrieren. Bislang jedoch wurde wenig systematische Analyse in das Design wohlbegründeter präbiotischer Mischungen investiert, die benötigt werden, um die experimentelle Reproduzierbarkeit und den Vergleich unter Forschern zu erleichtern. Dieser Artikel untersucht Prinzipien, die bei der Auswahl chemischer Mischungen für präbiotische Chemie-Experimente berücksichtigt werden sollten, indem er die natürlichen Umweltbedingungen durchgeht, die solche Mischungen möglicherweise geschaffen haben, und schlägt dann vernünftige Richtlinien für das Design von Rezepten vor. Wir diskutieren sowohl "zusammengesetzte" Mischungen, die durch Mischen von Reagenzien-Chemikalien hergestellt werden, als auch "synthetisierte" Mischungen, die direkt aus diversitätserzeugenden primären präbiotischen Synthesen generiert werden. Wir erörtern verschiedene praktische Bedenken, einschließlich der Frage, wie man der enormen Unsicherheit in der Chemie der frühen Erde begegnen kann und wie man das Verlangen nach der Verwendung präbiotisch realistischer Mischungen mit experimenteller Handhabbarkeit und Reproduzierbarkeit in Einklang bringt. Als Beispiele für zwei zusammengesetzte Mischungen werden eine, die auf Materialien basiert, die wahrscheinlich durch kohlenstoffhaltige Meteoriten geliefert wurden, und eine, die auf einer Funkenentladungssynthese basiert, vorgestellt, um diese Herausforderungen zu veranschaulichen. Wir untersuchen alternative Verfahren zur Herstellung synthetisierter Mischungen unter Verwendung rekursiver chemischer Reaktionssysteme, deren Ausgaben versuchen, atmosphärische und geochemische Synthese nachzuahmen. Auch andere experimentelle Bedingungen wie pH-Wert und Ionenstärke werden berücksichtigt. Wir argumentieren, dass die Entwicklung einer Handvoll standardisierter präbiotischer Rezepte die Koordination unter Forschern erleichtern und die Identifizierung der vielversprechendsten Mechanismen ermöglichen könnte, durch die komplexe präbiotische Mischungen während des Ursprungs des Lebens "gebändigt" wurden, um Schlüsselprozesse des Lebens wie Selbstvermehrung, Informationsverarbeitung und adaptive Evolution hervorzubringen. Wir schließen mit dem Appell an die Entwicklung einer öffentlichen präbiotischen Chemie-Datenbank, die experimentelle Methoden (einschließlich Suppenrezepten), Ergebnisse und Analyse-Pipelines zur Analyse komplexer präbiotischer Mischungen enthält.

@article{doi103390life11111221,
    author = "Vincent, Lena und Colón‐Santos, Stephanie und Cleaves, Henderson James und Baum, David und Maurer, Sarah",
    title = "The Prebiotic Kitchen: A Guide to Composing Prebiotic Soup Recipes to Test Origins of Life Hypotheses",
    year = "2021",
    journal = "Life",
    abstract = {"Prebiotische Suppe" taucht häufig in Diskussionen über die Erforschung des Ursprungs des Lebens auf, sowohl als theoretisches Konzept bei der Besprechung abiotischer Pfade zu modernen biochemischen Bausteinen als auch, neuerdings, als Ausgangsmaterial in präbiotischen Chemie-Experimenten, die sich auf die Entdeckung emergenter, systemischer Prozesse wie Polymerisation, Einkapselung und Evolution konzentrieren. Bislang jedoch wurde wenig systematische Analyse in das Design wohlbegründeter präbiotischer Mischungen investiert, die benötigt werden, um die experimentelle Reproduzierbarkeit und den Vergleich unter Forschern zu erleichtern. Dieser Artikel untersucht Prinzipien, die bei der Auswahl chemischer Mischungen für präbiotische Chemie-Experimente berücksichtigt werden sollten, indem er die natürlichen Umweltbedingungen durchgeht, die solche Mischungen möglicherweise geschaffen haben, und schlägt dann vernünftige Richtlinien für das Design von Rezepten vor. Wir diskutieren sowohl "zusammengesetzte" Mischungen, die durch Mischen von Reagenzien-Chemikalien hergestellt werden, als auch "synthetisierte" Mischungen, die direkt aus diversitätserzeugenden primären präbiotischen Synthesen generiert werden. Wir erörtern verschiedene praktische Bedenken, einschließlich der Frage, wie man der enormen Unsicherheit in der Chemie der frühen Erde begegnen kann und wie man das Verlangen nach der Verwendung präbiotisch realistischer Mischungen mit experimenteller Handhabbarkeit und Reproduzierbarkeit in Einklang bringt. Als Beispiele für zwei zusammengesetzte Mischungen werden eine, die auf Materialien basiert, die wahrscheinlich durch kohlenstoffhaltige Meteoriten geliefert wurden, und eine, die auf einer Funkenentladungssynthese basiert, vorgestellt, um diese Herausforderungen zu veranschaulichen. Wir untersuchen alternative Verfahren zur Herstellung synthetisierter Mischungen unter Verwendung rekursiver chemischer Reaktionssysteme, deren Ausgaben versuchen, atmosphärische und geochemische Synthese nachzuahmen. Auch andere experimentelle Bedingungen wie pH-Wert und Ionenstärke werden berücksichtigt. Wir argumentieren, dass die Entwicklung einer Handvoll standardisierter präbiotischer Rezepte die Koordination unter Forschern erleichtern und die Identifizierung der vielversprechendsten Mechanismen ermöglichen könnte, durch die komplexe präbiotische Mischungen während des Ursprungs des Lebens "gebändigt" wurden, um Schlüsselprozesse des Lebens wie Selbstvermehrung, Informationsverarbeitung und adaptive Evolution hervorzubringen. Wir schließen mit dem Appell an die Entwicklung einer öffentlichen präbiotischen Chemie-Datenbank, die experimentelle Methoden (einschließlich Suppenrezepten), Ergebnisse und Analyse-Pipelines zur Analyse komplexer präbiotischer Mischungen enthält.},
    url = "https://doi.org/10.3390/life11111221",
    doi = "10.3390/life11111221",
    openalex = "W3212542712",
    references = "doi103390life10030020"
}

Falls sich das Leben in hydrothermalen Ventilen entwickelt hat, wäre es innerhalb von Mineralmembranen erfolgt. Die ersten Protozellen mussten sich entwickelt haben, um die Mineralmembranen zu manipulieren, die ihre Kompartimente bildeten, um ihren Stoffwechsel zu kontrollieren. Es muss eine biologische Übernahme der selbstorganisierten Mineralstrukturen der Ventile stattgefunden haben, mit der Einbindung von Proto-Biomolekülen in die Mineralmembranen, um deren Eigenschaften für die Zwecke des Lebens zu verändern. Hier untersuchen wir ein Laboranalogon dieses Prozesses: die chemische-Garten-Ausfällung der Aminosäuren Arginin und Tryptophan mit dem Metallsalz Eisenchlorid und Natriumsilikat. Wir haben diese chemischen Gärten unter Verwendung verschiedener Methoden hergestellt, um die Abhängigkeit der Morphologie und Chemie von den Wachstumsbedingungen sowie den Effekt der Aminosäuren auf die Bildung des Eisen-Silikat-Chemischen Gartens zu bestimmen. Wir verglichen die Effekte, wenn Aminosäuren zunächst innerhalb des sich bildenden chemischen Gartens vorhanden waren, was den inneren Zonen hydrothermaler Ventile entspricht, oder außerhalb, was dem umgebenden Ozean entspricht. Die Charakterisierung der gebildeten chemischen Gärten mittels Röntgenbeugung, Fourier-Transform-Infrarotspektroskopie, Elementaranalyse und Rasterelektronenmikroskopie zeigt das Vorhandensein von Aminosäuren in diesen Strukturen. Das Wachstumsverfahren, bei dem die Aminosäure zunächst in der Tablette mit dem Eisensalz enthalten ist, ist dasjenige, das chemische Gärten mit mehr Aminosäuren in ihren Strukturen erzeugt hat.

@article{doi101021acslangmuir2c01345,
    author = "Borrego‐Sánchez, Ana und Gutiérrez‐Ariza, Carlos und Sainz‐Díaz, C. Ignacio und Cartwright, Julyan H. E.",
    title = "The Effect of the Presence of Amino Acids on the Precipitation of Inorganic Chemical-Garden Membranes: Biomineralization at the Origin of Life",
    year = "2022",
    journal = "Langmuir",
    abstract = "If life developed in hydrothermal vents, it would have been within mineral membranes. The first proto-cells must have evolved to manipulate the mineral membranes that formed their compartments in order to control their metabolism. There must have occurred a biological takeover of the self-assembled mineral structures of the vents, with the incorporation of proto-biological molecules within the mineral membranes to alter their properties for life's purposes. Here, we study a laboratory analogue of this process: chemical-garden precipitation of the amino acids arginine and tryptophan with the metal salt iron chloride and sodium silicate. We produced these chemical gardens using different methodologies in order to determine the dependence of the morphology and chemistry on the growth conditions, as well as the effect of the amino acids on the formation of the iron-silicate chemical garden. We compared the effects of having amino acids initially within the forming chemical garden, corresponding to the internal zones of hydrothermal vents, or else outside, corresponding to the surrounding ocean. The characterization of the formed chemical gardens using X-ray diffraction, Fourier transform infrared spectroscopy, elemental analysis, and scanning electron microscopy demonstrates the presence of amino acids in these structures. The growth method in which the amino acid is initially in the tablet with the iron salt is that which generated chemical gardens with more amino acids in their structures.",
    url = "https://doi.org/10.1021/acs.langmuir.2c01345",
    doi = "10.1021/acs.langmuir.2c01345",
    openalex = "W4292314302",
    references = "cartwright2019the"
}

@article{doi101038s41561022010671,
    author = "Barge, Laura M. und Price, R.E.",
    title = "Diverse geochemische Bedingungen für präbiotische Chemie in flachmeerischen alkalischen hydrothermalen Quellen",
    year = "2022",
    journal = "Nature Geoscience",
    url = "https://doi.org/10.1038/s41561-022-01067-1",
    doi = "10.1038/s41561-022-01067-1",
    openalex = "W4309760581",
    references = "doi103390life11050429"
}

Zusammenfassung Eisen(II)-sulfidische Minerale haben in den letzten Jahrzehnten an Bedeutung gewonnen, da sie für Hypothesen über den Ursprung des Lebens auf der frühen Erde vor etwa 4 Milliarden Jahren relevant sind. In der Theorie der submarinen Ventile wurde vorgeschlagen, dass diese Minerale, insbesondere Mackinawit, eine Schlüsselrolle in präbiotischen Prozessen spielten. Diese werden geschätzt in einem natürlichen elektrochemischen Setting vorhanden zu sein, das einem chemiosmotischen Setting analog ist und sich an der Schnittstelle zwischen dem frühen Ozean und dem Inneren der alkalischen hydrothermalen Systeme, der frühen Ventil-Ozean-Schnittstelle, bildet. Um diese und andere Hypothesen zu bewerten, wurden voltammetrische Studien durchgeführt, um das elektrochemische Verhalten von Mineralien unter Bedingungen zu verstehen, die der Ventil-Ozean-Schnittstelle analog sind. Die hier vorgestellten vorläufigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass Mackinawit im Spannungsbereich, der in dieser Schnittstelle geschätzt existiert, in andere Mineralphasen übergehen kann und möglicherweise mit anderen Mineralien koexistieren kann, die aus seiner Oxidation resultieren. Dies kann eine lokale chemische Vielfalt schaffen. Darüber hinaus wurde ein Protokoll zur Nickel-Inkorporation in die Mackinawit-Struktur getestet, was zu einer Oberfläche führte, die ein interessantes Verhalten in Anwesenheit von CO2 zeigte, obwohl definitive Experimente für ein tieferes Verständnis dieses Verhaltens notwendig sind. Insgesamt sind die Ergebnisse mit vorherigen Ergebnissen zu den elektrokatalytischen Eigenschaften von Fe-Ni-S-Materialien für die CO2-Reduktion konsistent und könnten auch zum Entstehen eines Protometabolismus auf der frühen Erde führen.

@article{doi10108826331357ac79e7,
    author = "Altair, Thiago und Galante, Douglas und Varela, Hamilton",
    title = "Voltammetrische Untersuchung der Eisen-(Nickel)-Schwefel-Oberfläche unter Bedingungen für den Ursprung des Lebens",
    year = "2022",
    journal = "IOP SciNotes",
    abstract = "Zusammenfassung Eisen(II)-sulfidische Minerale haben in den letzten Jahrzehnten an Bedeutung gewonnen, da sie für Hypothesen über den Ursprung des Lebens auf der frühen Erde vor etwa 4 Milliarden Jahren relevant sind. In der Theorie der submarinen Ventile wurde vorgeschlagen, dass diese Minerale, insbesondere Mackinawit, eine Schlüsselrolle in präbiotischen Prozessen spielten. Diese werden geschätzt in einem natürlichen elektrochemischen Setting vorhanden zu sein, das einem chemiosmotischen Setting analog ist und sich an der Schnittstelle zwischen dem frühen Ozean und dem Inneren der alkalischen hydrothermalen Systeme, der frühen Ventil-Ozean-Schnittstelle, bildet. Um diese und andere Hypothesen zu bewerten, wurden voltammetrische Studien durchgeführt, um das elektrochemische Verhalten von Mineralien unter Bedingungen zu verstehen, die der Ventil-Ozean-Schnittstelle analog sind. Die hier vorgestellten vorläufigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass Mackinawit im Spannungsbereich, der in dieser Schnittstelle geschätzt existiert, in andere Mineralphasen übergehen kann und möglicherweise mit anderen Mineralien koexistieren kann, die aus seiner Oxidation resultieren. Dies kann eine lokale chemische Vielfalt schaffen. Darüber hinaus wurde ein Protokoll zur Nickel-Inkorporation in die Mackinawit-Struktur getestet, was zu einer Oberfläche führte, die ein interessantes Verhalten in Anwesenheit von CO2 zeigte, obwohl definitive Experimente für ein tieferes Verständnis dieses Verhaltens notwendig sind. Insgesamt sind die Ergebnisse mit vorherigen Ergebnissen zu den elektrokatalytischen Eigenschaften von Fe-Ni-S-Materialien für die CO2-Reduktion konsistent und könnten auch zum Entstehen eines Protometabolismus auf der frühen Erde führen.",
    url = "https://doi.org/10.1088/2633-1357/ac79e7",
    doi = "10.1088/2633-1357/ac79e7",
    openalex = "W4283068526",
    references = "doi103390life11080777"
}

Das Konzept der Bewohnbarkeit wird nun weit verbreitet verwendet, um Zonen in einem Sonnensystem zu beschreiben, in denen Planeten mit flüssigem Wasser Leben aufrechterhalten können. Da die Bewohnbarkeit den Ursprung des Lebens nicht explizit einbezieht, schlägt dieser Artikel ein neues Wort vor – Urability –, das sich auf die Bedingungen bezieht, die es ermöglichen, dass Leben beginnt. Die Nützlichkeit des Wortes wird getestet, indem es auf Kombinationen mehrerer geophysikalischer und geochemischer Faktoren angewendet wird, die plausible lokalisierte Zonen unterstützen, die förderlich für die chemischen Reaktionen und molekularen Assemblierungsprozesse sind, die für den Ursprung des Lebens erforderlich sind. Das Konzept der urbaren Welten, planetarer Körper, die den Entstehen von Leben aufrechterhalten können, wird für Körper in unserem eigenen Sonnensystem und Exoplaneten jenseits betrachtet.

@article{doi101089ast20210173,
    author = "Deamer, David W. und Cary, Francesca und Damer, Bruce",
    title = "Urability: Eine Eigenschaft planetarer Körper, die den Ursprung des Lebens unterstützen können",
    year = "2022",
    journal = "Astrobiology",
    abstract = "Das Konzept der Bewohnbarkeit wird nun weit verbreitet verwendet, um Zonen in einem Sonnensystem zu beschreiben, in denen Planeten mit flüssigem Wasser Leben aufrechterhalten können. Da die Bewohnbarkeit den Ursprung des Lebens nicht explizit einbezieht, schlägt dieser Artikel ein neues Wort vor – Urability –, das sich auf die Bedingungen bezieht, die es ermöglichen, dass Leben beginnt. Die Nützlichkeit des Wortes wird getestet, indem es auf Kombinationen mehrerer geophysikalischer und geochemischer Faktoren angewendet wird, die plausible lokalisierte Zonen unterstützen, die förderlich für die chemischen Reaktionen und molekularen Assemblierungsprozesse sind, die für den Ursprung des Lebens erforderlich sind. Das Konzept der urbaren Welten, planetarer Körper, die den Entstehen von Leben aufrechterhalten können, wird für Körper in unserem eigenen Sonnensystem und Exoplaneten jenseits betrachtet.",
    url = "https://doi.org/10.1089/ast.2021.0173",
    doi = "10.1089/ast.2021.0173",
    openalex = "W4282915451",
    references = "doi103390life11050429"
}

Experimente zur Entstehung des Lebens im chemischen Bereich zielen in der Regel darauf ab, spezifische chemische Endprodukte wie Aminosäuren, Nukleinsäuren oder Zucker herzustellen. Die resultierenden chemischen Systeme entwickeln sich nicht oder passen sich nicht an, da ihnen Prozesse der natürlichen Selektion fehlen. Wir haben Miller-Apparaturen zur Erforschung der Entstehung des Lebens so modifiziert, dass sie mehrere natürliche, präbiotische physikochemische Selektionsfaktoren aufnehmen, die einzeln oder gemeinsam getestet werden können: Gefrier-Tau-Zyklen; Trocknungs-Nass-Zyklen; Ultraviolett-Licht-Dunkel-Zyklen; und katalytische Oberflächen wie Tone oder Mineralien. Jeder dieser Prozesse ist bereits bekannt, um wichtige chemische Reaktionen der Entstehung des Lebens voranzutreiben, wie beispielsweise die Produktion von Peptiden und die Synthese von Nukleinsäure-Basen, und jeder kann auch verschiedene Reaktanten und Produkte zerstören, was zu einer Selektion innerhalb des chemischen Systems führt. Keine vorherige Apparatur hat es erlaubt, dass all diese Selektionsprozesse zusammenwirken. Die kontinuierliche Synthese und Selektion von Produkten kann über viele Monate hinweg durchgeführt werden, da die Apparaturen nachgasen können. Somit kann zum ersten Mal die langfristige chemische Evolution chemischer Ökosysteme unter verschiedenen Kombinationen der natürlichen Selektion untersucht werden. Wir argumentieren, dass es Zeit ist, mit den langfristigen Auswirkungen solcher präbiotischen Prozesse der natürlichen Selektion zu beginnen, da sie möglicherweise dazu beigetragen haben, dass biologisches Leben entstand, indem sie die kombinatorische chemische Explosion in den Zaum legten, die aus ungebundenen chemischen Synthesen resultiert.

@article{doi103390life12101508,
    author = "Root‐Bernstein, Robert und Brown, Adam W.",
    title = "Novel Apparatuses for Incorporating Natural Selection Processes into Origins-of-Life Experiments to Produce Adaptively Evolving Chemical Ecosystems",
    year = "2022",
    journal = "Life",
    abstract = "Experimente zur Entstehung des Lebens im chemischen Bereich zielen in der Regel darauf ab, spezifische chemische Endprodukte wie Aminosäuren, Nukleinsäuren oder Zucker herzustellen. Die resultierenden chemischen Systeme entwickeln sich nicht oder passen sich nicht an, da ihnen Prozesse der natürlichen Selektion fehlen. Wir haben Miller-Apparaturen zur Erforschung der Entstehung des Lebens so modifiziert, dass sie mehrere natürliche, präbiotische physikochemische Selektionsfaktoren aufnehmen, die einzeln oder gemeinsam getestet werden können: Gefrier-Tau-Zyklen; Trocknungs-Nass-Zyklen; Ultraviolett-Licht-Dunkel-Zyklen; und katalytische Oberflächen wie Tone oder Mineralien. Jeder dieser Prozesse ist bereits bekannt, um wichtige chemische Reaktionen der Entstehung des Lebens voranzutreiben, wie beispielsweise die Produktion von Peptiden und die Synthese von Nukleinsäure-Basen, und jeder kann auch verschiedene Reaktanten und Produkte zerstören, was zu einer Selektion innerhalb des chemischen Systems führt. Keine vorherige Apparatur hat es erlaubt, dass all diese Selektionsprozesse zusammenwirken. Die kontinuierliche Synthese und Selektion von Produkten kann über viele Monate hinweg durchgeführt werden, da die Apparaturen nachgasen können. Somit kann zum ersten Mal die langfristige chemische Evolution chemischer Ökosysteme unter verschiedenen Kombinationen der natürlichen Selektion untersucht werden. Wir argumentieren, dass es Zeit ist, mit den langfristigen Auswirkungen solcher präbiotischen Prozesse der natürlichen Selektion zu beginnen, da sie möglicherweise dazu beigetragen haben, dass biologisches Leben entstand, indem sie die kombinatorische chemische Explosion in den Zaum legten, die aus ungebundenen chemischen Synthesen resultiert.",
    url = "https://doi.org/10.3390/life12101508",
    doi = "10.3390/life12101508",
    openalex = "W4297477492",
    references = "doi103390life11080777"
}

Adenosintriphosphat (ATP) könnte das wichtigste biologische Kleinmolekül sein. Seit seiner Entdeckung 1929 wird ATP als Energiespeicher des Lebens betrachtet. Allerdings bedeutet diese Verbindung mehr für das Leben. Seine Legende beginnt mit dem Aufbruch des Lebens und dauert bis heute an. ATP muss der grundlegende Bestandteil alter Ribozyme sein und kann die Entstehung strukturierter Proteine erleichtern. Bei den bestehenden Organismen baut ATP weiterhin Ribonukleinsäure (RNA) auf und fungiert als Protein-Cofaktor. ATP fungiert auch als biologischer Hydrotrop, der Makromoleküle in der ursprünglichen Umgebung löslich halten kann und die Phasentrennung in modernen Zellen regulieren kann. Diese Funktionen sind an die Pathogenese altersbedingter Erkrankungen und Brustkrebs beteiligt und liefern Hinweise zur Entdeckung von Anti-Aging-Mitteln und Präzisionsmedizin-Taktiken für Brustkrebs.

@article{doi103390metabo12050461,
    author = "Chu, Xin‐Yi und Xu, Yuanyuan und Tong, Xinyu und Wang, Gang und Zhang, Hongyu",
    title = "Die Legende von ATP: Vom Ursprung des Lebens bis zur Präzisionsmedizin",
    year = "2022",
    journal = "Metabolites",
    abstract = "Adenosintriphosphat (ATP) könnte das wichtigste biologische Kleinmolekül sein. Seit seiner Entdeckung 1929 wird ATP als Energiespeicher des Lebens betrachtet. Allerdings bedeutet diese Verbindung mehr für das Leben. Seine Legende beginnt mit dem Aufbruch des Lebens und dauert bis heute an. ATP muss der grundlegende Bestandteil alter Ribozyme sein und kann die Entstehung strukturierter Proteine erleichtern. Bei den bestehenden Organismen baut ATP weiterhin Ribonukleinsäure (RNA) auf und fungiert als Protein-Cofaktor. ATP fungiert auch als biologischer Hydrotrop, der Makromoleküle in der ursprünglichen Umgebung löslich halten kann und die Phasentrennung in modernen Zellen regulieren kann. Diese Funktionen sind an die Pathogenese altersbedingter Erkrankungen und Brustkrebs beteiligt und liefern Hinweise zur Entdeckung von Anti-Aging-Mitteln und Präzisionsmedizin-Taktiken für Brustkrebs.",
    url = "https://doi.org/10.3390/metabo12050461",
    doi = "10.3390/metabo12050461",
    openalex = "W4280649924",
    references = "doi103390life10030020"
}

Die Konstruktion hypothetischer Umgebungen zur Produktion organischer Moleküle wie metabolischer Zwischenprodukte oder Aminosäuren ist Gegenstand laufender Forschung zur Entstehung des Lebens. Experimente, die sich speziell auf einen anabolen Ansatz konzentrieren, stützen sich typischerweise auf einen mineralischen Katalysator, um die Versorgung mit Organika zu erleichtern, die möglicherweise präbiotische Bausteine für das Leben produziert haben. Alternativ zu einem echten katalytischen System könnte ein Mineral bei der Produktion von Organika opferhaft oxidiert werden, was die entstehende 'Lebensform' dazu nötigt, für jede Iteration metabolischer Prozesse auf neue Materialien zurückzugreifen. Ziel dieser Perspektive ist es, die aktuelle 'Metabolismus-zuerst'-Literatur durch die Linse der Materialchemie zu betrachten, um die Notwendigkeit höherer katalytischer Aktivität und Materialanalysen zu bewerten. Während viele elegante Studien die Produktion chemischer Bausteine unter geologisch plausiblen und biologisch relevanten Bedingungen detailliert haben, tun dies wenige mit substöchiometrischen Mengen an Metallen oder Mineralien. Der Übergang zu substöchiometrischen Metallen mit rigorosen Materialanalysen ist notwendig, um die Machbarkeit eines schwer fassbaren Eckpfeilers der 'Metabolismus-zuerst'-Hypothesen zu demonstrieren: die Katalyse. Wir betonen, dass zukünftige Arbeiten darauf abzielen sollten, eine verringerte Katalysatorbeladung, erhöhte Produktivität und/oder rigorose Materialanalysen zur Evidenz für echte Katalyse nachzuweisen.

@article{doi101002chem202301447,
    author = "de Graaf, Ruvan und Decker, Yannick De und Sojo, Víctor und Hudson, Reuben",
    title = "Quantifizierung der Katalyse am Ursprung des Lebens**",
    year = "2023",
    journal = "Chemistry - A European Journal",
    abstract = "Die Konstruktion hypothetischer Umgebungen zur Produktion organischer Moleküle wie metabolischer Zwischenprodukte oder Aminosäuren ist Gegenstand laufender Forschung zur Entstehung des Lebens. Experimente, die sich speziell auf einen anabolen Ansatz konzentrieren, stützen sich typischerweise auf einen mineralischen Katalysator, um die Versorgung mit Organika zu erleichtern, die möglicherweise präbiotische Bausteine für das Leben produziert haben. Alternativ zu einem echten katalytischen System könnte ein Mineral bei der Produktion von Organika opferhaft oxidiert werden, was die entstehende 'Lebensform' dazu nötigt, für jede Iteration metabolischer Prozesse auf neue Materialien zurückzugreifen. Ziel dieser Perspektive ist es, die aktuelle 'Metabolismus-zuerst'-Literatur durch die Linse der Materialchemie zu betrachten, um die Notwendigkeit höherer katalytischer Aktivität und Materialanalysen zu bewerten. Während viele elegante Studien die Produktion chemischer Bausteine unter geologisch plausiblen und biologisch relevanten Bedingungen detailliert haben, tun dies wenige mit substöchiometrischen Mengen an Metallen oder Mineralien. Der Übergang zu substöchiometrischen Metallen mit rigorosen Materialanalysen ist notwendig, um die Machbarkeit eines schwer fassbaren Eckpfeilers der 'Metabolismus-zuerst'-Hypothesen zu demonstrieren: die Katalyse. Wir betonen, dass zukünftige Arbeiten darauf abzielen sollten, eine verringerte Katalysatorbeladung, erhöhte Produktivität und/oder rigorose Materialanalysen zur Evidenz für echte Katalyse nachzuweisen.",
    url = "https://doi.org/10.1002/chem.202301447",
    doi = "10.1002/chem.202301447",
    openalex = "W4385799227",
    references = "doi103390life10030020, doi103390life8040046"
}

@article{doi101016jbiosystems2023104927,
    author = "Fields, Chris und Levin, Michael",
    title = "Regulative development as a model for origin of life and artificial life studies",
    year = "2023",
    journal = "Biosystems",
    url = "https://doi.org/10.1016/j.biosystems.2023.104927",
    doi = "10.1016/j.biosystems.2023.104927",
    openalex = "W4377101719",
    references = "doi103390life10040042"
}

Alkaline vents (AVs) werden als hypothetischer Schauplatz für den Ursprung des Lebens angenommen, indem sie starke Gradienten über anorganische Membranen innerhalb von Schornsteinstrukturen erzeugen. In der Vergangenheit wurden dreidimensionale Schornsteinstrukturen unter Laborbedingungen gebildet; jedoch war keine in situ Visualisierung oder Prüfung der Gradienten möglich. Wir entwickeln ein quasi-zweidimensionales mikrofluidisches Modell von AVs, das eine räumlich-zeitliche Visualisierung der Mineralausfällung in Experimenten mit geringem Volumen ermöglicht. Bei der Injektion einer alkalischen Flüssigkeit in eine saure, eisenreiche Lösung beobachten wir eine vielfältige Menge an Ausfällungsmorphologien, die hauptsächlich durch die Durchflussrate und die Ionenkonzentration gesteuert werden. Durch Mikroskopie und pH-abhängige Farbstoffe zeigen wir, dass fingerartige Ausfällungen die Bildung und Aufrechterhaltung von Mikroskala-pH-Gradienten sowie die Akkumulation von dispergierten Partikeln in eingeschränkten Geometrien erleichtern können. Unsere Ergebnisse etablieren ein Modell, um das Potenzial von Gradienten über eine semipermeable Grenze für die frühe Kompartimentierung, Akkumulation und chemische Reaktionen am Ursprung des Lebens zu untersuchen.

@article{doi101126sciadvadi1884,
    author = "Weingart, Maximilian und Chen, Siyu und Donat, Clara und Helmbrecht, Vanessa und Orsi, William D. und Braun, Dieter und Alim, Karen",
    title = "Alkaline vents recreated in two dimensions to study pH gradients, precipitation morphology, and molecule accumulation",
    year = "2023",
    journal = "Science Advances",
    abstract = "Alkaline vents (AVs) werden als hypothetischer Schauplatz für den Ursprung des Lebens angenommen, indem sie starke Gradienten über anorganische Membranen innerhalb von Schornsteinstrukturen erzeugen. In der Vergangenheit wurden dreidimensionale Schornsteinstrukturen unter Laborbedingungen gebildet; jedoch war keine in situ Visualisierung oder Prüfung der Gradienten möglich. Wir entwickeln ein quasi-zweidimensionales mikrofluidisches Modell von AVs, das eine räumlich-zeitliche Visualisierung der Mineralausfällung in Experimenten mit geringem Volumen ermöglicht. Bei der Injektion einer alkalischen Flüssigkeit in eine saure, eisenreiche Lösung beobachten wir eine vielfältige Menge an Ausfällungsmorphologien, die hauptsächlich durch die Durchflussrate und die Ionenkonzentration gesteuert werden. Durch Mikroskopie und pH-abhängige Farbstoffe zeigen wir, dass fingerartige Ausfällungen die Bildung und Aufrechterhaltung von Mikroskala-pH-Gradienten sowie die Akkumulation von dispergierten Partikeln in eingeschränkten Geometrien erleichtern können. Unsere Ergebnisse etablieren ein Modell, um das Potenzial von Gradienten über eine semipermeable Grenze für die frühe Kompartimentierung, Akkumulation und chemische Reaktionen am Ursprung des Lebens zu untersuchen.",
    url = "https://doi.org/10.1126/sciadv.adi1884",
    doi = "10.1126/sciadv.adi1884",
    openalex = "W4387164918",
    references = "doi101016jearscirev2021103910, doi103390life11080777"
}

Serpentinisierung in hydrothermalen Quellen ist für einige autotrophe Theorien zum Ursprung des Lebens zentral, da sie Kompartimente, Reduktionsmittel, Katalysatoren und Gradienten erzeugt. Während des Serpentinisierungsprozesses zirkuliert Wasser durch hydrothermale Systeme in der Kruste, wo es Fe (II) in ultramafischen Mineralien oxidiert, um Fe (III)-Mineralien und H2 zu erzeugen. Molekulares Wasserstoff kann seinerseits als frei diffundierbare Quelle von Elektronen für die Reduktion von CO2 zu organischen Verbindungen dienen, sofern geeignete Katalysatoren vorhanden sind. Unter Verwendung von Katalysatoren, die während der Serpentinisierung in hydrothermalen Quellen natürlich synthetisiert werden, reduziert H2 CO2 zu Formiat, Acetat, Pyruvat und Methan. Diese Verbindungen stellen das Rückgrat des mikrobiellen Kohlenstoff- und Energiestoffwechsels in Acetogenen und Methanogenen dar, strikt anaeroben chemolithoautotrophen Organismen, die den Acetyl-CoA-Stoffwechselweg der CO2-Fixierung nutzen und heute in serpentinisierenden Umgebungen vorkommen. Serpentinisierung erzeugt reduzierte Kohlenstoff-, Stickstoff- und – wie neuere Befunde nahelegen – reduzierte Phosphorverbindungen, die wahrscheinlich förderlich für den Ursprungsprozess waren. Darüber hinaus führt sie zu anorganischen Mikrokompartmenten und Protonengradienten der richtigen Polarität und ausreichenden Stärke, um die chemiosmotische ATP-Synthese durch die Rotator-Statoren-ATP-Synthase zu unterstützen. Dies würde helfen zu erklären, warum das Prinzip der chemiosmotischen Energiegewinnung besser konserviert (älter) ist als die Mechanismen zur Erzeugung von Ionengradienten durch Pumpen, die an exergonische chemische Reaktionen gekoppelt sind, was bei Acetogenen und Methanogenen eine H2-abhängige CO2-Reduktion beinhaltet. Serpentinisierende Systeme existieren in terrestrischen und tiefen Ozeanumgebungen. Auf der frühen Erde waren sie wahrscheinlich häufiger als heute. Es gibt Hinweise darauf, dass Serpentinisierung einst auf dem Mars stattfand und wahrscheinlich noch auf Saturns eisigem Mond Enceladus stattfindet, was eine Perspektive auf Serpentinisierung als Quelle von Reduktionsmitteln, Katalysatoren und chemischem Ungleichgewicht für das Leben auf anderen Welten bietet.

@article{doi103389fmicb20231257597,
    author = "Schwander, Loraine und Brabender, Max und Mrnjavac, Natalia und Wimmer, Jessica L. E. und Preiner, Martina und Martin, William",
    title = "Serpentinisierung als Quelle von Energie, Elektronen, Organika, Katalysatoren, Nährstoffen und pH-Gradienten für den Ursprung von LUCA und Leben",
    year = "2023",
    journal = "Frontiers in Microbiology",
    abstract = "Serpentinisierung in hydrothermalen Quellen ist für einige autotrophe Theorien zum Ursprung des Lebens zentral, da sie Kompartimente, Reduktionsmittel, Katalysatoren und Gradienten erzeugt. Während des Serpentinisierungsprozesses zirkuliert Wasser durch hydrothermale Systeme in der Kruste, wo es Fe (II) in ultramafischen Mineralien oxidiert, um Fe (III)-Mineralien und H2 zu erzeugen. Molekulares Wasserstoff kann seinerseits als frei diffundierbare Quelle von Elektronen für die Reduktion von CO2 zu organischen Verbindungen dienen, sofern geeignete Katalysatoren vorhanden sind. Unter Verwendung von Katalysatoren, die während der Serpentinisierung in hydrothermalen Quellen natürlich synthetisiert werden, reduziert H2 CO2 zu Formiat, Acetat, Pyruvat und Methan. Diese Verbindungen stellen das Rückgrat des mikrobiellen Kohlenstoff- und Energiestoffwechsels in Acetogenen und Methanogenen dar, strikt anaeroben chemolithoautotrophen Organismen, die den Acetyl-CoA-Stoffwechselweg der CO2-Fixierung nutzen und heute in serpentinisierenden Umgebungen vorkommen. Serpentinisierung erzeugt reduzierte Kohlenstoff-, Stickstoff- und – wie neuere Befunde nahelegen – reduzierte Phosphorverbindungen, die wahrscheinlich förderlich für den Ursprungsprozess waren. Darüber hinaus führt sie zu anorganischen Mikrokompartmenten und Protonengradienten der richtigen Polarität und ausreichenden Stärke, um die chemiosmotische ATP-Synthese durch die Rotator-Statoren-ATP-Synthase zu unterstützen. Dies würde helfen zu erklären, warum das Prinzip der chemiosmotischen Energiegewinnung besser konserviert (älter) ist als die Mechanismen zur Erzeugung von Ionengradienten durch Pumpen, die an exergonische chemische Reaktionen gekoppelt sind, was bei Acetogenen und Methanogenen eine H2-abhängige CO2-Reduktion beinhaltet. Serpentinisierende Systeme existieren in terrestrischen und tiefen Ozeanumgebungen. Auf der frühen Erde waren sie wahrscheinlich häufiger als heute. Es gibt Hinweise darauf, dass Serpentinisierung einst auf dem Mars stattfand und wahrscheinlich noch auf Saturns eisigem Mond Enceladus stattfindet, was eine Perspektive auf Serpentinisierung als Quelle von Reduktionsmitteln, Katalysatoren und chemischem Ungleichgewicht für das Leben auf anderen Welten bietet.",
    url = "https://doi.org/10.3389/fmicb.2023.1257597",
    doi = "10.3389/fmicb.2023.1257597",
    openalex = "W4387305102",
    references = "doi101073pnas1916109117, doi101098rsta20180421, openalexw287848292"
}

Der Ursprung des Lebens ist eine der grundlegendsten Fragen der Menschheit. Er wurde und wird weiterhin von einer breiten Palette von Forschern aus verschiedenen Bereichen mit unterschiedlichen Ansätzen und Ideen darüber, wie er zustande kam, behandelt. Was noch unvollständig ist, sind eingeschränkte Informationen über die Umwelt und die herrschenden Bedingungen auf der Hadean-Erde, insbesondere über die verfügbaren anorganischen Bestandteile, die Stabilität und Langlebigkeit der verschiedenen Umgebungen, die als Orte für die Entstehung des Lebens vorgeschlagen werden, sowie über die Kinetik und Raten der präbiotischen Schritte, die zum Leben führen. Dieser Beitrag fasst unser aktuelles Verständnis der geologischen Szene zusammen, in der sich das Leben auf der Erde entwickelt hat, und konzentriert sich speziell auf Details bezüglich der Umgebungen und Zeitskalen, die für präbiotische Reaktionen verfügbar sind, mit dem Ziel, Experimentatoren spezifischere Einschränkungen zu bieten. Nachdem wir die Szene gesetzt haben, stellen wir die noch offenen Fragen zum Ursprung des Lebens: Hat das Leben organisch oder in mineralogischer Form begonnen? Wenn organisch, woher stammen die organischen Bestandteile des Lebens? Was kam zuerst, der Stoffwechsel oder die Replikation? Welche Zeitskala hatte die Entstehung des Lebens? Wir schließen, dass der Weg für die präbiotische Chemie ein Ansatz ist, der Geologie und Chemie vereint, d. h. fern vom Gleichgewicht, nass-trockener Zyklus (entweder subaerale Exposition oder Dehydratation durch Chelatbildung an Mineraloberflächen) von organischen Reaktionen, die sich wiederholt und iterativ an Mineraloberflächen unter hydrothermalähnlichen Bedingungen abspielen.

@article{doi103389fspas20221095701,
    author = "Westall, Francès und Brack, André und Fairén, Alberto González und Schulte, M.",
    title = "Setting the geological scene for the origin of life and continuing open questions about its emergence",
    year = "2023",
    journal = "Frontiers in Astronomy and Space Sciences",
    abstract = "Der Ursprung des Lebens ist eine der grundlegendsten Fragen der Menschheit. Er wurde und wird weiterhin von einer breiten Palette von Forschern aus verschiedenen Bereichen mit unterschiedlichen Ansätzen und Ideen darüber, wie er zustande kam, behandelt. Was noch unvollständig ist, sind eingeschränkte Informationen über die Umwelt und die herrschenden Bedingungen auf der Hadean-Erde, insbesondere über die verfügbaren anorganischen Bestandteile, die Stabilität und Langlebigkeit der verschiedenen Umgebungen, die als Orte für die Entstehung des Lebens vorgeschlagen werden, sowie über die Kinetik und Raten der präbiotischen Schritte, die zum Leben führen. Dieser Beitrag fasst unser aktuelles Verständnis der geologischen Szene zusammen, in der sich das Leben auf der Erde entwickelt hat, und konzentriert sich speziell auf Details bezüglich der Umgebungen und Zeitskalen, die für präbiotische Reaktionen verfügbar sind, mit dem Ziel, Experimentatoren spezifischere Einschränkungen zu bieten. Nachdem wir die Szene gesetzt haben, stellen wir die noch offenen Fragen zum Ursprung des Lebens: Hat das Leben organisch oder in mineralogischer Form begonnen? Wenn organisch, woher stammen die organischen Bestandteile des Lebens? Was kam zuerst, der Stoffwechsel oder die Replikation? Welche Zeitskala hatte die Entstehung des Lebens? Wir schließen, dass der Weg für die präbiotische Chemie ein Ansatz ist, der Geologie und Chemie vereint, d. h. fern vom Gleichgewicht, nass-trockener Zyklus (entweder subaerale Exposition oder Dehydratation durch Chelatbildung an Mineraloberflächen) von organischen Reaktionen, die sich wiederholt und iterativ an Mineraloberflächen unter hydrothermalähnlichen Bedingungen abspielen.",
    url = "https://doi.org/10.3389/fspas.2022.1095701",
    doi = "10.3389/fspas.2022.1095701",
    openalex = "W4313560149",
    references = "doi101007s1121401906248, doi101016jprecamres201804007"
}

Zusammenfassung Der Ursprung des Lebens (OoL) war und ist ein mysteriöses und herausforderndes Thema, das die Menschen immer wieder beschäftigt. Tonmineralien besitzen einzigartige Eigenschaften und eine weite Verbreitung in den frühen Umgebungen der Erde. Sie können nicht nur biologische kleine Moleküle adsorbieren, um deren Polymerisation zu katalysieren, sondern spielen auch eine aktive Rolle bei der Entstehung und Evolution von Protocells. In diesem Überblickswerk wird der Forschungsfortschritt zu den Wechselwirkungen zwischen Tonmineralien, Biomolekülen und komplexen Strukturen von Protocells im Bereich des OoL auf der Grundlage der chemischen Evolutionstheorie zusammengefasst. Die Arten, Strukturen und Eigenschaften von Tonmineralien, biologischen Molekülen und Protocell-Modellen, die mit dem OoL in Verbindung stehen, werden im Detail vorgestellt. Der Mechanismus der Wechselwirkung zwischen Tonmineralien und biologischen Molekülen, der Aufbau von Protocells und die Rolle der Tonmineralien bei der Entstehung, Struktur und Stabilität von Protocells werden systematisch beschrieben. Abschließend werden die zukünftigen Forschungsschwerpunkte und Herausforderungen im Bereich des OoL auf der Grundlage von Tonmineralien, Biomolekülen und Protocells diskutiert. Es wird angestrebt, dass dieser Überblick die Erforschung des OoL aus einer neuen Perspektive weiter vorantreiben kann und auch einige interessante Erkenntnisse und Ideen für die interdisziplinäre Forschung in den Bereichen Materialwissenschaft, Biologie, Chemie und andere verwandte Disziplinen mitbringt. Tonmineralien weisen eine Vielzahl von Wechselwirkungen mit kleinen Biomolekülen auf, die als strukturelle und funktionelle Vorlagen verwendet werden können, um die organische Synthese von Biomolekülen sowie die Entstehung und Evolution von Protocells zu fördern und im Bereich des OoL eine nicht zu vernachlässigende Rolle zu spielen.

@article{doi101002adfm202406210,
    author = "Yan, Ying und Yang, Huaming",
    title = "Interaktionen von Tonmineralien mit Biomolekülen und Protocells: Komplexe Strukturen im Ursprung des Lebens: Eine Übersicht",
    year = "2024",
    journal = "Advanced Functional Materials",
    abstract = "Zusammenfassung Der Ursprung des Lebens (OoL) war und ist ein mysteriöses und herausforderndes Thema, das die Menschen immer wieder beschäftigt. Tonmineralien besitzen einzigartige Eigenschaften und eine weite Verbreitung in den frühen Umgebungen der Erde. Sie können nicht nur biologische kleine Moleküle adsorbieren, um deren Polymerisation zu katalysieren, sondern spielen auch eine aktive Rolle bei der Entstehung und Evolution von Protocells. In diesem Überblickswerk wird der Forschungsfortschritt zu den Wechselwirkungen zwischen Tonmineralien, Biomolekülen und komplexen Strukturen von Protocells im Bereich des OoL auf der Grundlage der chemischen Evolutionstheorie zusammengefasst. Die Arten, Strukturen und Eigenschaften von Tonmineralien, biologischen Molekülen und Protocell-Modellen, die mit dem OoL in Verbindung stehen, werden im Detail vorgestellt. Der Mechanismus der Wechselwirkung zwischen Tonmineralien und biologischen Molekülen, der Aufbau von Protocells und die Rolle der Tonmineralien bei der Entstehung, Struktur und Stabilität von Protocells werden systematisch beschrieben. Abschließend werden die zukünftigen Forschungsschwerpunkte und Herausforderungen im Bereich des OoL auf der Grundlage von Tonmineralien, Biomolekülen und Protocells diskutiert. Es wird angestrebt, dass dieser Überblick die Erforschung des OoL aus einer neuen Perspektive weiter vorantreiben kann und auch einige interessante Erkenntnisse und Ideen für die interdisziplinäre Forschung in den Bereichen Materialwissenschaft, Biologie, Chemie und andere verwandte Disziplinen mitbringt. Tonmineralien weisen eine Vielzahl von Wechselwirkungen mit kleinen Biomolekülen auf, die als strukturelle und funktionelle Vorlagen verwendet werden können, um die organische Synthese von Biomolekülen sowie die Entstehung und Evolution von Protocells zu fördern und im Bereich des OoL eine nicht zu vernachlässigende Rolle zu spielen.",
    url = "https://doi.org/10.1002/adfm.202406210",
    doi = "10.1002/adfm.202406210",
    openalex = "W4400869036",
    references = "doi101016jbiosystems2019104063, doi101089ast20210162"
}

@article{doi101038d41586024005444,
    author = "Lane, Nick und Xavier, Joana C.",
    title = "Um den Ursprung des Lebens zu entschlüsseln, behandeln Sie die Ergebnisse als Teile eines größeren Puzzles",
    year = "2024",
    journal = "Nature",
    url = "https://doi.org/10.1038/d41586-024-00544-4",
    doi = "10.1038/d41586-024-00544-4",
    openalex = "W4392168243",
    references = "doi103390life10030020"
}

Der Ursprung des Lebens erforderte membranumschlossene Kompartimente, um die Trennung und Konzentration der inneren Biochemie von der äußeren Umgebung zu ermöglichen und energieharnischende Ionenverläufe zu etablieren. Langkettige amphiphile Moleküle, wie Fettsäuren, scheinen starke Kandidaten für die Bildung der ersten Zellmembranen zu sein, obwohl unklar bleibt, wie sie ursprünglich erzeugt wurden. Hier zeigen wir, dass die Reaktion von gelöstem Wasserstoff und Bikarbonat mit dem eisenreichen Mineral Magnetit unter Bedingungen kontinuierlicher Strömung, alkalischen pH-Werts und relativ niedriger Temperaturen (90 °C) eine Reihe von funktionalisierten langkettigen aliphatischen Verbindungen erzeugt, einschließlich gemischter Fettsäuren bis zu 18 Kohlenstoffatomen in der Länge. Die leicht erzeugten membranbildenden amphiphilen organischen Moleküle im ersten zellulären Leben könnten durch eine ähnliche Chemie angetrieben worden sein, die durch das Mischen von bikarbonatreicher Wasser (im Gleichgewicht mit einer kohlendioxidangereicherten Atmosphäre) mit alkalischen wasserstoffreichen Fluiden erzeugt wurde, die durch die Serpentinisierung der eisenreichen frühen Erdkruste gespeist wurden.

@article{doi101038s43247023011964,
    author = "Purvis, Graham und Šiller, Lidija und Crosskey, Archie und Vincent, J. Bryan und Wills, Corinne und Sheriff, Jake und Xavier, Cijo M. und Telling, Jon",
    title = "ZURÜCKGENOMMENER ARTIKEL: Bildung von langkettigen Fettsäuren durch wasserstoffgetriebene Bikarbonatreduktion in alten alkalischen hydrothermalen Quellen",
    year = "2024",
    journal = "Communications Earth \& Environment",
    abstract = "Der Ursprung des Lebens erforderte membranumschlossene Kompartimente, um die Trennung und Konzentration der inneren Biochemie von der äußeren Umgebung zu ermöglichen und energieharnischende Ionenverläufe zu etablieren. Langkettige amphiphile Moleküle, wie Fettsäuren, scheinen starke Kandidaten für die Bildung der ersten Zellmembranen zu sein, obwohl unklar bleibt, wie sie ursprünglich erzeugt wurden. Hier zeigen wir, dass die Reaktion von gelöstem Wasserstoff und Bikarbonat mit dem eisenreichen Mineral Magnetit unter Bedingungen kontinuierlicher Strömung, alkalischen pH-Werts und relativ niedriger Temperaturen (90 °C) eine Reihe von funktionalisierten langkettigen aliphatischen Verbindungen erzeugt, einschließlich gemischter Fettsäuren bis zu 18 Kohlenstoffatomen in der Länge. Die leicht erzeugten membranbildenden amphiphilen organischen Moleküle im ersten zellulären Leben könnten durch eine ähnliche Chemie angetrieben worden sein, die durch das Mischen von bikarbonatreicher Wasser (im Gleichgewicht mit einer kohlendioxidangereicherten Atmosphäre) mit alkalischen wasserstoffreichen Fluiden erzeugt wurde, die durch die Serpentinisierung der eisenreichen frühen Erdkruste gespeist wurden.",
    url = "https://doi.org/10.1038/s43247-023-01196-4",
    doi = "10.1038/s43247-023-01196-4",
    openalex = "W4390819649",
    references = "doi103390life10110291"
}

Zusammenfassung Das Strytan-Hydrothermalfeld (SHF) in basaltischem Gelände in Island ist eines der verbleibenden alkalischen submarinen Hydrothermalquellen-Systeme, die als Analogien dafür bevorzugt werden, wo das Leben auf der Erde möglicherweise begonnen hat. Um diese Hypothese zu testen, analysieren wir die Zusammensetzung, Struktur und Mineralogie von Proben aus Hydrothermal-Schornsteinen, die im SHF erzeugt wurden. Wir finden, dass die Schornstein-Ausfällungen aus Mg-Silikaten bestehen, einschließlich Tonmineralien der Saponite-Stevensite-Gruppe (hoher Mg- und Si-Gehalt, niedriger Fe- und Al-Gehalt), Ca-Karbonaten und Ca-Sulfaten. Die Schornsteine umfassen permeable Strukturen mit Porengrößen von bis zu 1 µm oder weniger. Ihre komplexen Innenräume, wie sie mit SEM (Rasterelektronenmikroskopie) und X-ray CT (Computertomografie-Scanning) beobachtet wurden, weisen eine hohe innere Oberfläche auf. EDX (Energie-dispersive Röntgenspektroskopie)-Analysen zeigen eine Zunahme des Mg/Si-Verhältnisses in Richtung der Schornstein-Außenseiten. Chemische Garten-Analogie-Experimente erzeugen ähnliche Mg-Silikat-Schornsteine mit porösen Innenstrukturen, was darauf hindeutet, dass Injektions-Ausfällungs-Experimente hochtreue Analogien für natürliche Hydrothermal-Schornsteine im SHF sein können. Wir schließen, dass SHF-Schornsteine präbiotische Reaktionen ermöglicht haben könnten, die denen vergleichbar sind, die für Tone und Silikagel an mutmaßlichen Hadean bis Eoarcheischen alkalischen Quellen vorgeschlagen wurden. Die Analyse der Strömungsdynamik zeigt, dass diese Schornsteine in Bezug auf das Wachstumsrate intermediär sind im Vergleich zu schnelleren Schwarzen Rauchern, obwohl sie langsamer sind als diejenigen bei Lost City. Das SHF wird als präbiotischer alkalischer Quellen-Analog für basaltische Geländetypen auf der frühen Erde vorgeschlagen.

@article{doi101186s4064502300603w,
    author = "Gutiérrez‐Ariza, Carlos und Barge, Laura M. und Ding, Yang und Cardoso, Silvana S. S. und McGlynn, Shawn E. und Nakamura, Ryuhei und Giovanelli, Donato und Price, R.E. und Lee, Hye‐Eun und Huertas, F. Javier und Sainz‐Díaz, C. Ignacio und Cartwright, Julyan H. E.",
    title = "Magnesiumsilikat-Schornsteine im Strytan-Hydrothermalfeld, Island, als Analogien für präbiotische Chemie an alkalischen submarinen Hydrothermalquellen auf der frühen Erde",
    year = "2024",
    journal = "Progress in Earth and Planetary Science",
    abstract = "Zusammenfassung Das Strytan-Hydrothermalfeld (SHF) in basaltischem Gelände in Island ist eines der verbleibenden alkalischen submarinen Hydrothermalquellen-Systeme, die als Analogien dafür bevorzugt werden, wo das Leben auf der Erde möglicherweise begonnen hat. Um diese Hypothese zu testen, analysieren wir die Zusammensetzung, Struktur und Mineralogie von Proben aus Hydrothermal-Schornsteinen, die im SHF erzeugt wurden. Wir finden, dass die Schornstein-Ausfällungen aus Mg-Silikaten bestehen, einschließlich Tonmineralien der Saponite-Stevensite-Gruppe (hoher Mg- und Si-Gehalt, niedriger Fe- und Al-Gehalt), Ca-Karbonaten und Ca-Sulfaten. Die Schornsteine umfassen permeable Strukturen mit Porengrößen von bis zu 1 µm oder weniger. Ihre komplexen Innenräume, wie sie mit SEM (Rasterelektronenmikroskopie) und X-ray CT (Computertomografie-Scanning) beobachtet wurden, weisen eine hohe innere Oberfläche auf. EDX (Energie-dispersive Röntgenspektroskopie)-Analysen zeigen eine Zunahme des Mg/Si-Verhältnisses in Richtung der Schornstein-Außenseiten. Chemische Garten-Analogie-Experimente erzeugen ähnliche Mg-Silikat-Schornsteine mit porösen Innenstrukturen, was darauf hindeutet, dass Injektions-Ausfällungs-Experimente hochtreue Analogien für natürliche Hydrothermal-Schornsteine im SHF sein können. Wir schließen, dass SHF-Schornsteine präbiotische Reaktionen ermöglicht haben könnten, die denen vergleichbar sind, die für Tone und Silikagel an mutmaßlichen Hadean bis Eoarcheischen alkalischen Quellen vorgeschlagen wurden. Die Analyse der Strömungsdynamik zeigt, dass diese Schornsteine in Bezug auf das Wachstumsrate intermediär sind im Vergleich zu schnelleren Schwarzen Rauchern, obwohl sie langsamer sind als diejenigen bei Lost City. Das SHF wird als präbiotischer alkalischer Quellen-Analog für basaltische Geländetypen auf der frühen Erde vorgeschlagen.",
    url = "https://doi.org/10.1186/s40645-023-00603-w",
    doi = "10.1186/s40645-023-00603-w",
    openalex = "W4392298409",
    references = "doi101016jearscirev2021103910, doi103389fmicb20231145915"
}

Die Rolle der Evolutionstheorie am Ursprung des Lebens ist ein ausgiebig diskutiertes Thema. Der Ursprung und die frühe Entwicklung des Lebens werden üblicherweise in eine präbiotische Phase und eine protozelluläre Phase unterteilt, die letztendlich zum letzten universellen gemeinsamen Vorfahren führen. Wahrscheinlich unterlag der letzte universelle gemeinsame Vorfahre der darwinistischen Evolution, doch die Frage bleibt, inwieweit die darwinistische Evolution auf die präbiotische und protozelluläre Phase anwendbar ist. In diesem Review reflektieren wir den aktuellen Stand der Evolutionstheorie in der Erforschung des Ursprungs des Lebens, indem wir Philosophie der Wissenschaft, Evolutionsbiologie und empirische Forschung im Bereich des Ursprungs zusammenbringen. Wir untersuchen die verschiedenen Wege, auf denen die Evolutionstheorie über die Biologie hinaus erweitert wurde; wir betrachten, wie diese Erweiterungen auf die präbiotische Entwicklung von (Proto-)Metabolismus anwendbar sind; und wir untersuchen, wie die Terminologie der Evolutionstheorie derzeit in modernster Forschung zum Ursprung des Lebens verwendet wird. Dabei identifizieren wir einige der aktuellen Hindernisse für eine evolutionäre Erklärung des Ursprungs des Lebens sowie eröffnen neue Forschungsrichtungen.

@article{doi103390life14020175,
    author = "Schoenmakers, Ludo L. J. und Reydon, Thomas A. C. und Kirschning, Andreas",
    title = "Evolution am Ursprung des Lebens?",
    year = "2024",
    journal = "Life",
    abstract = "Die Rolle der Evolutionstheorie am Ursprung des Lebens ist ein ausgiebig diskutiertes Thema. Der Ursprung und die frühe Entwicklung des Lebens werden üblicherweise in eine präbiotische Phase und eine protozelluläre Phase unterteilt, die letztendlich zum letzten universellen gemeinsamen Vorfahren führen. Wahrscheinlich unterlag der letzte universelle gemeinsame Vorfahre der darwinistischen Evolution, doch die Frage bleibt, inwieweit die darwinistische Evolution auf die präbiotische und protozelluläre Phase anwendbar ist. In diesem Review reflektieren wir den aktuellen Stand der Evolutionstheorie in der Erforschung des Ursprungs des Lebens, indem wir Philosophie der Wissenschaft, Evolutionsbiologie und empirische Forschung im Bereich des Ursprungs zusammenbringen. Wir untersuchen die verschiedenen Wege, auf denen die Evolutionstheorie über die Biologie hinaus erweitert wurde; wir betrachten, wie diese Erweiterungen auf die präbiotische Entwicklung von (Proto-)Metabolismus anwendbar sind; und wir untersuchen, wie die Terminologie der Evolutionstheorie derzeit in modernster Forschung zum Ursprung des Lebens verwendet wird. Dabei identifizieren wir einige der aktuellen Hindernisse für eine evolutionäre Erklärung des Ursprungs des Lebens sowie eröffnen neue Forschungsrichtungen.",
    url = "https://doi.org/10.3390/life14020175",
    doi = "10.3390/life14020175",
    openalex = "W4391224728",
    references = "doi101007s1121401906248"
}

Der Weg vom Ursprung des Lebens bis zum Auftreten der eukaryotischen Zelle war lang und komplex, und daher wird er selten in einer einzigen Publikation behandelt. Hier bieten wir eine Skizze dieses Weges an, unter der Anerkennung, dass es Punkte der Meinungsverschiedenheit gibt und dass viele Übergänge noch von Geheimnissen umhüllt sind. Wir gehen davon aus, dass sich das Leben innerhalb von Mikrokompartimenten eines alkalischen hydrothermalen Ventilsystems entwickelte. Die anfänglichen einfachen Reaktionen wurden in ausgefeiltere reflexiv autokatalytische, von Nahrung erzeugte Netzwerke (RAFs) eingebaut, die das Fundament für das verzweigte Metabolismus des Lebens legten und schließlich für den Ursprung von RNA, die als genetisches Archiv und als Katalysator (Ribozyme) fungierte. Schließlich entwickelte sich die Proteinsynthese, wodurch die Biologie des Lebens von Enzymen und nicht mehr von Ribozymen dominiert wurde. Spätere enzymatische Innovationen umfassten die ATP-Synthase, die ATP erzeugt, angetrieben durch den Protonengradienten zwischen dem alkalischen Ventilstrom und dem sauren Meer. Dieser Gradient wurde später durch die Evolution der Elektronentransportkette internalisiert, eine Voranpassung für das spätere Auftreten der Venturwesen aus ihren Mikrokompartiment-Krippen. Unterschiede zwischen Bakterien und Archaeen deuten darauf hin, dass die Zellbildung sich mindestens zweimal entwickelt hat. Später legte die bakterielle Entwicklung der oxidativen Phosphorylierung und die archäale Entwicklung von Proteinen zur Stabilisierung ihrer DNA das Fundament für die Verschmelzung, die zur Entstehung eukaryotischer Zellen führte.

@article{doi103390life14020226,
    author = "Brunk, Clifford F. und Marshall, Charles R.",
    title = "Meinung: Die wichtigsten Schritte vom Ursprung des Lebens bis zur Entstehung der eukaryotischen Zelle",
    year = "2024",
    journal = "Life",
    abstract = "Der Weg vom Ursprung des Lebens bis zum Auftreten der eukaryotischen Zelle war lang und komplex, und daher wird er selten in einer einzigen Publikation behandelt. Hier bieten wir eine Skizze dieses Weges an, unter der Anerkennung, dass es Punkte der Meinungsverschiedenheit gibt und dass viele Übergänge noch von Geheimnissen umhüllt sind. Wir gehen davon aus, dass sich das Leben innerhalb von Mikrokompartimenten eines alkalischen hydrothermalen Ventilsystems entwickelte. Die anfänglichen einfachen Reaktionen wurden in ausgefeiltere reflexiv autokatalytische, von Nahrung erzeugte Netzwerke (RAFs) eingebaut, die das Fundament für das verzweigte Metabolismus des Lebens legten und schließlich für den Ursprung von RNA, die als genetisches Archiv und als Katalysator (Ribozyme) fungierte. Schließlich entwickelte sich die Proteinsynthese, wodurch die Biologie des Lebens von Enzymen und nicht mehr von Ribozymen dominiert wurde. Spätere enzymatische Innovationen umfassten die ATP-Synthase, die ATP erzeugt, angetrieben durch den Protonengradienten zwischen dem alkalischen Ventilstrom und dem sauren Meer. Dieser Gradient wurde später durch die Evolution der Elektronentransportkette internalisiert, eine Voranpassung für das spätere Auftreten der Venturwesen aus ihren Mikrokompartiment-Krippen. Unterschiede zwischen Bakterien und Archaeen deuten darauf hin, dass die Zellbildung sich mindestens zweimal entwickelt hat. Später legte die bakterielle Entwicklung der oxidativen Phosphorylierung und die archäale Entwicklung von Proteinen zur Stabilisierung ihrer DNA das Fundament für die Verschmelzung, die zur Entstehung eukaryotischer Zellen führte.",
    url = "https://doi.org/10.3390/life14020226",
    doi = "10.3390/life14020226",
    openalex = "W4391530903",
    references = "doi101073pnas2300491120"
}

Der menschliche Drang, zu verstehen, warum und wie das Leben auf dem Planeten Erde entstand, reicht bis in prähistorische Zeiten zurück. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts begann die empirische Biologie, sich dieser Frage zu stellen, was sowohl Charles Darwins Theorie der Evolution als auch das Paradigma hervorbrachte, dass der entscheidende Auslöser, der das Leben auf seine Bahn brachte, das Auftreten organischer Moleküle war. Parallel zu diesen Entwicklungen in den biologischen Wissenschaften wurden in der Physik und der physikalischen Chemie die fundamentalen Gesetze der Thermodynamik entschlüsselt. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts und während der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden die Spannungen zwischen der Thermodynamik und dem „Paradigma der organischen Moleküle" zunehmend schwer zu ignorieren, was in Erwin Schrödingers Formulierung einer thermodynamisch konformen Vision des Lebens im Jahr 1944 gipfelte und folglich die Voraussetzungen für sein Auftreten. Wir werden zunächst die wichtigsten Meilensteine der letzten 200 Jahre in den biologischen und physikalischen Wissenschaften überblicken, die relevant sind, um das Leben und seine Ursprünge zu verstehen, und dann die jüngere Neubewertung der relativen Bedeutung von Metallionen gegenüber organischen Molekülen bei der Durchführung der essentiellen Prozesse einer lebenden Zelle diskutieren. Basierend auf dieser Neubewertung und dem modernen Verständnis der biologischen freien Energieumwandlung (auch Bioenergetik genannt) gehen wir davon aus, dass Szenarien, in denen das Leben aus einem abiotischen chemiosmotischen Prozess entsteht, sowohl thermodynamisch konform als auch die bisher am einfachsten vorgeschlagenen sind.

@article{doi103390life14050607,
    author = "Nitschke, Wolfgang und Farr, Orion und Gaudu, Nil und Truong, Chloé und Guyot, François und Russell, Michael J. und Duval, Simon",
    title = "The Winding Road from Origin to Emergence (of Life)",
    year = "2024",
    journal = "Life",
    abstract = "Der menschliche Drang, zu verstehen, warum und wie das Leben auf dem Planeten Erde entstand, reicht bis in prähistorische Zeiten zurück. Zu Beginn des 19. Jahrhunderts begann die empirische Biologie, sich dieser Frage zu stellen, was sowohl Charles Darwins Theorie der Evolution als auch das Paradigma hervorbrachte, dass der entscheidende Auslöser, der das Leben auf seine Bahn brachte, das Auftreten organischer Moleküle war. Parallel zu diesen Entwicklungen in den biologischen Wissenschaften wurden in der Physik und der physikalischen Chemie die fundamentalen Gesetze der Thermodynamik entschlüsselt. Gegen Ende des 19. Jahrhunderts und während der ersten Hälfte des 20. Jahrhunderts wurden die Spannungen zwischen der Thermodynamik und dem „Paradigma der organischen Moleküle" zunehmend schwer zu ignorieren, was in Erwin Schrödingers Formulierung einer thermodynamisch konformen Vision des Lebens im Jahr 1944 gipfelte und folglich die Voraussetzungen für sein Auftreten. Wir werden zunächst die wichtigsten Meilensteine der letzten 200 Jahre in den biologischen und physikalischen Wissenschaften überblicken, die relevant sind, um das Leben und seine Ursprünge zu verstehen, und dann die jüngere Neubewertung der relativen Bedeutung von Metallionen gegenüber organischen Molekülen bei der Durchführung der essentiellen Prozesse einer lebenden Zelle diskutieren. Basierend auf dieser Neubewertung und dem modernen Verständnis der biologischen freien Energieumwandlung (auch Bioenergetik genannt) gehen wir davon aus, dass Szenarien, in denen das Leben aus einem abiotischen chemiosmotischen Prozess entsteht, sowohl thermodynamisch konform als auch die bisher am einfachsten vorgeschlagenen sind.",
    url = "https://doi.org/10.3390/life14050607",
    doi = "10.3390/life14050607",
    openalex = "W4396805282",
    references = "branscomb2018frankenstein, doi101002bies201700179, doi101016jcell201211050, doi101038191144a0, doi101038nrmicro201810, doi101038s4146702229612x, doi101038s41467023369043, doi101098rstb20021183, doi101098rstb20061881, doi101126sciadv1600285, doi101126science1173046528, doi101126science1303370245, doi101128br4111001801977, doi101144gsjgs15430377, doi103389fmicb20231145915"
}

Chemische und geologische Prozesse auf der präbiotischen Erde sollen zur Entstehung des Lebens durch die zunehmende Organisation und Funktionalität organischer Moleküle geführt haben. Dieser Leitfaden bietet einen Überblick über einige wichtige abiotische chemische und physikalische Prozesse, die dazu beigetragen haben könnten, dass die Bausteine des Lebens (Aminosäuren, Nukleotide, Fettsäuren und Monosaccharide) in den frühen Stadien des Ursprungs des Lebens geordneter wurden. Die betrachteten Prozesse umfassen Polymerisation, intramolekulare Faltung, multimolekulare Assemblierung und chemische Evolution durch verschiedene selektive Mechanismen. Unser Ziel ist es, eine zugängliche, hochrangige Zusammenfassung dieser wichtigsten allgemeinen Konzepte für ein diverses Publikum zu bieten.

@article{doi10117715311074251365943,
    author = "Edri, Rotem und Joshi, Manesh Prakash und Frenkel‐Pinter, Moran und Hud, Nicholas V. und Keating, Christine D. und Leman, Luke J.",
    title = "Von der Polymerisation ermöglichten Faltung und Assemblierung zur chemischen Evolution: Schlüsselprozesse für die Entstehung funktioneller Polymere im Ursprung des Lebens",
    year = "2025",
    journal = "Astrobiology",
    abstract = "Chemische und geologische Prozesse auf der präbiotischen Erde sollen zur Entstehung des Lebens durch die zunehmende Organisation und Funktionalität organischer Moleküle geführt haben. Dieser Leitfaden bietet einen Überblick über einige wichtige abiotische chemische und physikalische Prozesse, die dazu beigetragen haben könnten, dass die Bausteine des Lebens (Aminosäuren, Nukleotide, Fettsäuren und Monosaccharide) in den frühen Stadien des Ursprungs des Lebens geordneter wurden. Die betrachteten Prozesse umfassen Polymerisation, intramolekulare Faltung, multimolekulare Assemblierung und chemische Evolution durch verschiedene selektive Mechanismen. Unser Ziel ist es, eine zugängliche, hochrangige Zusammenfassung dieser wichtigsten allgemeinen Konzepte für ein diverses Publikum zu bieten.",
    url = "https://doi.org/10.1177/15311074251365943",
    doi = "10.1177/15311074251365943",
    openalex = "W4413970213",
    references = "doi103390life14050607"
}

Der Ursprung des Lebens bleibt eines der tiefgründigsten und anhaltendsten Rätsel der biologischen Wissenschaften. Trotz erheblicher Fortschritte in der präbiotischen Chemie bestehen grundlegende Unsicherheiten hinsichtlich der genauen Mechanismen, die die Entstehung der ersten zellulären Einheit ermöglichten und, im Anschluss daran, die grundlegenden Äste des Lebensbaums. Nach einer Prüfung der Kernprinzipien, die lebende Systeme definieren, schlagen wir vor, dass das Leben als eine neue Eigenschaft eines präbiotisch zusammengebauten Systems entstand – gebildet durch die Integration verschiedener molekularer Welten, definiert als Sätze strukturell und funktionell verbundener molekularer Entitäten, die über katalytische, autokatalytische und/oder Selbstorganisationsprozesse interagieren. Diese Entstehung etablierte eine dauerhafte Dualität von System und Prozess, in der die Organisation des Systems und seine dynamischen Prozesse untrennbar wurden. Sobald die Fähigkeit erworben war, sein genetisches Programm zu replizieren und zu mutieren, initiierte dieser urtümliche Organismus den Evolutionsprozess, der letztendlich die Diversifizierung des Lebens unter dem Einfluss evolutionärer Kräfte vorantrieb und zur Bildung von Ökosystemen führte. Die Herausforderung, den Ursprung des Lebens und die Entstehung der Biodiversität aufzudecken, ist nicht nur wissenschaftlich; sie erfordert die Integration empirischer Belege, theoretischer Einsichten und kritischer Reflexion. Diese Arbeit beansprucht keine Gewissheit, sondern schlägt eine Perspektive vor, wie das Leben und die Biodiversität auf der Erde entstanden sein könnten. Letztlich werden Zeit und wissenschaftliche Untersuchung die Gültigkeit dieser Sichtweise bestimmen.

@article{doi103390life15111745,
    author = "Gómez‐Márquez, Jaime",
    title = "The Origin of Life and Cellular Systems: A Continuum from Prebiotic Chemistry to Biodiversity",
    year = "2025",
    journal = "Life",
    abstract = "The origin of life remains one of the most profound and enduring enigmas in the biological sciences. Despite substantial advances in prebiotic chemistry, fundamental uncertainties persist regarding the precise mechanisms that enabled the emergence of the first cellular entity and, subsequently, the foundational branches of the tree of life. After examining the core principles that define living systems, we propose that life emerged as a novel property of a prebiotically assembled system-formed through the integration of distinct molecular worlds, defined as sets of structurally and functionally related molecular entities that interact via catalytic, autocatalytic, and/or self-assembly processes. This emergence established a permanent system-process duality, wherein the system's organization and its dynamic processes became inseparable. Upon acquiring the capacity to replicate and mutate its genetic program, this primordial organism initiated the evolutionary process, ultimately driving the diversification of life under the influence of evolutionary forces and leading to the formation of ecosystems. The challenge of uncovering the origin of life and the emergence of biodiversity is not solely scientific, it requires the integration of empirical evidence, theoretical insight, and critical reflection. This work does not claim certainty but proposes a perspective on how life and biodiversity may have arisen on Earth. Ultimately, time and scientific inquiry will determine the validity of this view.",
    url = "https://doi.org/10.3390/life15111745",
    doi = "10.3390/life15111745",
    openalex = "W4416192137",
    references = "doi101016jpbiomolbio202407002, doi101017s1473550416000100, doi101038s42004024012646, doi101089ast20210162, doi103390life14050607"
}