Leben im All: Sind wir allein im Universum?
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Was ist Leben? Wie kam es auf die Erde? Gibt es Leben auch anderswo? Das sind die großen Fragen der Astrobiologie. Der legendäre Astronom und Vordenker Carl Sagan formulierte es gerne poetisch: „Wir sind aus Sternenstaub gemacht". Ganz trocken biochemisch heißt das: Was wir unter irdischen Elementen verstehen – ob Kohlenstoff, Stickstoff, Sauerstoff oder Eisen – gelangte aller Wahrscheinlichkeit nach auch durch Kometen und Meteoriten auf die Erde. In letzteren entdeckten Forscher auch Aminosäuren, - wichtige Vorbedingungen für Leben im irdischen Sinn.
Leben unter extremsten Bedingungen
Unter wie unwirtlichen Bedingungen können Lebensformen eigentlich existieren? „Unter höchst unwirtlichen", meint Johannes Leitner von der Forschungsplattform Exolife" an der Universität Wien. „So genannte extremophile Organismen existieren in großer Hitze und bitterer Kälte, in Säure und Dunkelheit, unter großem Druck und hoher radioaktiver Strahlung". Unter Bedingungen also, die Menschen umbringen würden. „Wenn man die Extremophilen untersucht, kann man die maximale Anpassungfähigkeit des Lebens auf der Erde definieren. Und daraus kann man wiederum Rückschlüsse auf außerirdische Lebensräume ziehen", so Leitner.
Daher ist die interdisziplinäre Astrobiologie auch mittlerweile ein Schwerpunkt bei den Weltraumbehörden NASA und ESA. Allerdings ganz so anpassungsfähig, wie NASA-Forscher meinten, ist Leben auch wieder nicht: 2010 verkündeten sie, dass sich Bakterien im Mono Lake in Kalifornien statt von Phosphor von hochgiftigem Arsen ernährten. Das stellte sich mittlerweile als falsch heraus: Das Bakterium GFAJ-1 hat zwar eine bemerkenswert hohe Arsentoleranz. Doch ohne Phosphor stirbt es.
Die ersten Extremisten unter den Mikroorganismen wurden in den späten 1960er-Jahren in den heißen Quellen des Yellowstone Park in den USA entdeckt. Das Bakterium, Thermus Aquaticus, fühlt sich in den schwefelhalten Quellen bei Temperaturen von bis zu 80 Grad Celsius pudelwohl. „Seither hat man Organismen gefunden, die noch sehr viel mehr Hitze vertragen", erzählt Helga Stan-Lotter, emiritierte Mikrobiologin an der Universität Salzburg, „nämlich bis zu 113 Grad Celsius." Die absolute Obergrenze dürfte bei 130 Grad Celsius liegen. Denn wenn Moleküle zu heiß werden, verlieren sie den Zusammenhalt.
Überlebt irdisches Leben das All?
Die von Helga Stan-Lotter in einem Bad Ischler Bergwerk in 600 Metern Tiefe entdeckten Halobakterien sind sogar nach den Maßstäben von Extremophilen extrem. Das Forscherteam entdeckte die Mikroorganismen in zwischen 190 und 250 Millionen Jahre alten Salzablagerungen. Bei ihrer Entdeckung waren die Organismen in einer Art Starre. Die liebevolle Behandlung im Labor mit Nährlösung erweckte sie allmählich wieder zum Leben. Wie sie es allerdings geschafft haben, überhaupt so lange durchzuhalten, ist ungeklärt.
Zumindest der Theorie nach müssten Halobakterien auch anderswo im All existieren. Denn sowohl in Meteoriten als auch auf der Mars-Oberfläche hat man Salz entdeckt. Doch würden die Salzburger Extremophilen den Weltraum überstehen? Helga Stan-Lotter machte die Probe aufs Exempel und schickte die Organismen im Rahmen des Kolumbus-Labors der ESA zur International Space Station (ISS). „Sie mussten schon viel aushalten: Ein Vakuum, Schwerelosigkeit, extrem schwankende Temperaturen sowie hohe kurzwellige UV-Strahlung, die auf der Erde durch die Ozonschicht gefiltert wird." Die Halobakterien überlebten zwar, doch sie vermehren sich nicht. Was davon zu halten ist, wird sich vielleicht noch herausstellen.
Kandidaten für Leben in unserem Sonnensystem
Vor drei oder vier Milliarden Jahren war der Mars ein ganz anderer Planet als heute, nämlich warm und feucht. Unter solchen Bedingungen existiert auf der Erde Leben. Ob das auch auf dem roten Planeten der Fall ist, dem wird der am Montag Morgen gelandete Mars-Rover Curiosity mit Bohrungen in Mars-Gestein nachspüren.
Doch der Mars ist nicht der einzige Kandidat in unserem Sonnensystem. Andere vielversprechende Anwärter für Spuren von Leben: die Jupitermonde Ganymed und Europa, unter dessen Eiskruste Forscher einen Salzwasserozean vermuten, sowie der Neptunmond Triton oder der Saturnmond Titan. Die „Exolife"-Gruppe an der Universität Wien simulierte im Labor die Bedingungen auf dem Titan. Ihr Vorbild dabei: Das berühmte Miller-Urey-Experiment. 1953 simulierten die beiden US-Chemiker Stanley Miller und Harold Urey an der University of Chicago die Uratmosphäre der Erde. Der Sinn und Zweck solcher Versuche: Vielleicht – endlich– herauszufinden, wie das erste Leben vor 3.6 Milliarden Jahren entstanden ist. Das Team Miller-Urey entdeckte in der künstlichen Ursuppe tatsächlich Aminosäuren. Also wichtige Vorstufen des Lebens, doch von einer Aminosäure zu einem lebenden Organismus ist es dennoch ein langer Weg.
Für die Ursuppe auf dem Titan verwendeten die Wiener Forscher statt Wasser Ammoniak als Lösungsmittel. Der Grund dafür: Sie vermuten einen unterirdischen Ozean auf dem Titan. Doch wegen der niedrigen Temperaturen auf dem Mond müsste dieser Ozean gelöste Salze und - quasi als Frostschutzmittel – Ammoniak enthalten. „Die gute Nachricht ist, auch wir haben Aminosäuren produziert", erklärt Johannes Leitner. „Die schlechte Nachricht: Je höher der Ammoniak-Anteil, desto schneller zerfallen sie."
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