Baumeister des Lebens


Vor 50 Jahren simulierte Stanley Miller die Entstehung organischer Moleküle im Labor - die Vorarbeit des Deutschen Walther Löb vergessen viele.

Süddeutsche Zeitung, Wissenschaft, 13. Mai 2003


SZ130503 - Jeder Student träumt von so einem Durchbruch. Vor 50 Jahren gelingt Stanley Lloyd Miller in seiner Doktorarbeit, was niemand vor ihm geschafft hat. Er simuliert mit einfachen, zum Teil anorganischen Molekülen wie Methan, Ammoniak und Wasserdampf in einer Glaskolben-Apparatur die Uratmosphäre der Erde.

Es brauchte nur die Energie einiger elektrischer Entladungen und etwas Zeit. Nach einer Woche tummelten sich in einer schmutzig braunen "Ursuppe" Varianten von Aminosäuren, den Grundbausteinen des Lebens, allen voran die einfachsten "Lebensmoleküle" Glycin und Alanin. Fast auf den Tag genau vor 50 Jahren, am 15. Mai 1953, veröffentlichte das Fachmagazin Science Millers Ergebnisse (Science, Bd. 117, S. 528, 1953).

Innerhalb weniger Wochen war damit das zweite Geheimnis des Lebens gelöst worden, so schien es. Kurz zuvor hatten Watson und Crick die Struktur der DNS geknackt, dann zeigte die Arbeit des jungen Amerikaners, wie das Leben ganz von selbst aus unbelebter Materie entstanden war. Die "Ursuppe" wurde ähnlich wie der "genetische Code" zur Ikone der Naturwissenschaft - und mit ihr Stanley Miller. In fast jedem Biologie-Lehrbuch gibt es ein Foto, das Miller vor seiner Glaskolben-Apparatur zeigt.

Doch 50 Jahre nach dem famosen Coup hat die Ikone Kratzer bekommen. Miller sei von falschen Annahmen ausgegangen, sagen viele Kritiker heute, so auch der Münchner Chemiker Günther Wächtershäuser. Er hat Ende der achtziger Jahre eine Art "Urpizza" statt der "Ursuppe" als Startpunkt des Lebens vorgeschlagen. Statt im dreidimensionalen Raum eines Urmeeres entstanden danach die ersten Moleküle des Lebens mit größerer Wahrscheinlichkeit auf der zweidimensionalen Oberfläche der Eisensulphide, zum Beispiel des Pyrits.

Andere Biologen halten es für möglich, dass die ersten Grundbausteine des Lebens durch Meteoriten aus dem All auf die Erde gelangten. Dagegen wenden Viele ein, dass die Mengen, die so auf die Erde kamen, viel zu klein sind, um als Ausgangspunkt einer chemischen Evolution zu dienen. Daher hält Miller weiterhin an seiner Ursuppe fest, die aber nicht in den Weiten eines Urmeeres schwappte, sondern in Pfützen und Tümpeln an dessen Küsten. Erst dort könnten sich die Bausteine des Lebens ausreichend konzentriert haben. "Gegen Millers These spricht, dass die Atmosphäre wahrscheinlich nicht so aggressiv reduzierend war, wie er annahm, sondern chemisch eher neutral", sagt Wächtershäuser.

Zu Millers Zeiten hatte man angenommen, dass in der Erdkruste chemische Bedingungen herrschten wie in einem Hochofen. Vulkane förderten Moleküle wie Methan, Ammoniak oder Wasserstoff aus dem Erdinneren in die Atmosphäre. Durch die Energie der Blitze oder das UV-Licht der Sonne wären diese einfachen abiotischen Moleküle zu biotischen Verbindungen zusammengeschweißt worden.

"Inzwischen glauben die meisten Geochemiker aber, dass die Moleküle durch eben dieses UV-Licht zerstört wurden, schon kurz nachdem sie entstanden waren", sagt James Ferris, Direktor des New York Center for Study of the Origin of Life. Ohne die reduzierende Wirkung der Atmosphäre hätten auf der Erde keine Aminosäuren entstehen können, bestätigte Stanley Miller in einem Interview in der Mitte der 90er-Jahre. "Das Problem ist", so Wächtershäuser, "vor mehr als vier Milliarden Jahren war keiner dabei. Geochemische Belege für Millers Ursuppe gibt es bislang nicht."

Für viele Laien mag der Streit um Ursuppe und Urpizza nicht entscheidend sein. Wichtiger ist, dass Miller überhaupt zum ersten Mal zeigen konnte, dass aus einfachen Molekülen die komplexeren Bausteine des Lebens entstehen können. Wie daraus Lebewesen wurden, darüber rätseln die Forscher allerdings noch heute. Doch auch an Millers Pionierleistung gibt es 50 Jahre nach seinem Experiment zunehmende Zweifel.

In der Wissenschaftsgemeinde wird seit einiger Zeit kontrovers eine andere Version der Geschichte diskutiert. Danach hatte der deutsche Chemiker Walther Löb schon vor dem ersten Weltkrieg mit nahezu denselben Ingredienzien und der Energie von Blitzen die Aminosäure Glycin erzeugt. Im April 2002 wies der Physiker und Informationstheoretiker Hubert Yockey in einem Leserbrief im Fachmagazin Nature (Bd. 415, S. 833, 2002) auf den von der Geschichte vergessenen Löb hin. 1913 hatte er seine Versuche in den Berichten der Deutschen Chemischen Gesellschaft veröffentlicht (Bd. 46, S. 684, 1913). Auch anderen Forschern war dies später gelungen. "Allerdings hat Löb nie den Ursprung des Lebens erwähnt", erklärt Günther Wächtershäusers. Damals sei man einfach davon ausgegangen, dass das Leben durch Photosynthese entstanden war, so wie es die Pflanzen vormachten. "Löb wollte nur wissen, wie Pflanzen sich ernähren."

Miller erwähnt Löb in seiner berühmten Arbeit mit keinem Wort, sondern erst zwei Jahre später ein einziges Mal. Dafür zitierte er andere Berühmtheiten wie den Russen Aleksandr Oparin, den Engländer John Burdon Haldane oder seinen Doktorvater Harold Urey, den Nobelpreisträger für Chemie 1934. Sie alle glaubten an die Uratmosphäre mit reduzierenden Eigenschaften und waren Millers Wegbereiter. Weil Löb gar nicht explizit über die Uratmosphäre geforscht hat, ist er dem Doktoranden bei der Literatur-Recherche womöglich nicht aufgefallen.

Begünstigt hat das ein Übersetzungsfehler, ist Yockey überzeugt. Löb nutzte Ammoniak und etwas, das er im deutschen Text als "Kohlensäure" bezeichnete. Angelsächsische Autoren übersetzten dies schon in den dreißiger Jahren mit Kohlenmonoxid. Ammoniak und Kohlenmonoxid aber war nie als Rezept der Uratmosphäre gehandelt worden, Ammoniak und Kohlendioxid hingegen schon. "Auch Miller und Urey hatten das schon früher einmal - fälschlicherweise - für Bestandteile einer Uratmosphäre gehalten. Und Löb nutzte Kohlendioxid", schrieb Yockey bereits 1996 in einem Beitrag einer Mailingliste für Evolutionsbiologen. Auch wegen dieses Fehlers sei Löb Miller also nicht aufgefallen.

Günther Wächtershäuser schließlich glaubt, dass es noch einen Grund gibt, warum Löb nicht beachtet wurde: "Deutsche Forscher wurden nach zwei Weltkriegen häufig in der angelsächsischen Wissenschaftswelt ignoriert." Löb ist womöglich Unrecht geschehen - ein Fall für Wissenschaftshistoriker.

Jeffrey Bada und Antonio Lazcano dagegen finden die Vorwürfe gegen Miller nicht fair. Die beiden Experten aus San Diego und Mexiko-City haben auf der Suche nach dem Ursprung des Lebens mit Miller zusammengearbeitet. In einer Antwort auf Yockey verteidigen sie Millers Experiment: "Er hat nicht einfach Löbs Arbeit wiederholt" (Nature, Bd. 416, S. 475, 2002). Löb habe zwar Glycin erzeugt, aber über einen Abkömmling der Ameisensäure: "Diese war sicherlich nicht in ausreichenden Mengen in einer Uratmosphäre zu finden."

Und entgegen Yockeys Darstellung habe Löb sich "mit Kohlendioxid nur theoretisch befasst, direkt getestet hat er es nie". Erst mit Millers Arbeit "hat das moderne Zeitalter in der Erforschung des Ursprungs des Lebens begonnen", schrieben die Forscher vor kurzem in Science anlässlich des 50-jährigen Jubiläums von Millers Arbeit (Bd. 300, S. 745, 2003).

Er habe mit seinen Experiment den verschlafenen Wissenschaftszweig erweckt "und zu einem respektierten Forschungsfeld mit überprüfbaren Ergebnissen gemacht." Millers "Ursuppe" fand dann als Metapher für die Entstehung des Lebens Einzug in Comicstrips, Filme und Romane wie zuletzt in Harry Mulischs "Die Prozedur". Darin erhält der Biochemiker Viktor Werker den Nobelpreis, weil er künstliches Leben aus eben dieser "Ursuppe" erschuf. Walther Löb hingegen starb nach Yockeys Recherchen unbeachtet am 3. Februar 1916 im Alter von 44 Jahren.

Süddeutsche Zeitung, Wissenschaft, 13. Mai 2003

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