Der Urvorfahr allen Lebens auf der Erde : LUCA

LUCA (Last Universal Common Ancestor) ist der hypothetische letzte gemeinsame Vorfahr aller heutigen Lebewesen auf der Erde. Es handelt sich nicht um ein einzelnes Individuum, sondern um eine Population von Organismen, die vor etwa 3.5 bis 3.8 Milliarden Jahren (neu: bis zu 4.2 - 4.5 Milliarden Jahren) lebte. LUCA war kein erstes Lebewesen, sondern das letzte gemeinsame Glied vor der Aufspaltung in die drei großen Domänen des Lebens: Bakterien, Archaeen und Eukaryoten.

Abstract

LUCA war ein prokaryotischer, anaerober, wasserstoffnutzender Mikroorganismus, der in einer extremen Umgebung lebte und bereits komplexe molekulare Prozesse beherrschte. Er war der Ursprung aller heutigen Lebewesen, aber selbst nur ein Produkt einer langen evolutionären Vorgeschichte.

Quellen

• Wikipedia: Leben
• Wikipedia: Urvorfahr
• Google: Last universal common ancestor

weiterführend:

• Ganteföhr Haben wir ein NATURGESETZ ÜBERSEHEN? | Astrophysik & Kosmologie #44
• Ganteföhr Ein neues NATURGESETZ? (Teil 2) | Astrophysik & Kosmologie #45
• Gaßner Entstehung des Lebens - Wo kommen wir her?

Eigenschaften von LUCA

Obwohl LUCA selbst nicht direkt fossil überliefert ist, lassen sich seine Eigenschaften aus den Gemeinsamkeiten aller heutigen Organismen ableiten:

Genetische Merkmale

• DNA oder RNA als Erbmaterial (wahrscheinlich DNA-basiert)
• Genetischer Code war bereits etabliert und ähnelte dem heutigen Code
• Transkriptions- und Translationsmechanismen vorhanden
  → Nutzung von mRNA, tRNA, Ribosomen zur Proteinsynthese
• ATP als universelle Energiequelle

Zelluläre Eigenschaften

• Einzellig und prokaryotisch (ohne Zellkern)
• Lipidmembran mit selektiver Permeabilität
  → Allerdings gibt es Unterschiede zwischen Bakterien- und Archaeenmembranen, was unklar lässt, welche Membran LUCA genau hatte.

Stoffwechsel

• Anaerob (da es damals kaum Sauerstoff in der Atmosphäre gab)
• Chemolithoautotroph oder heterotroph
  → Wahrscheinlich konnte LUCA Wasserstoff (H₂) als Energiequelle nutzen
  → CO₂-Fixierung zur Gewinnung von organischen Molekülen
• Metallabhängige Enzyme → Nutzung von Eisen, Nickel oder Molybdän in Enzymen

Lebensraum von LUCA

Es gibt zwei Haupttheorien:

1. Hydrothermale Tiefseequellen („Black Smokers“ oder „Alkalische Schlote“)
   → Unterstützung durch die chemische Zusammensetzung moderner Archaeen und Bakterien
   → Nutzung von geothermischer Energie und H₂ als Treibstoff

2. Süßwasser-Teiche oder Geothermalquellen
   → Alternative Hypothese, da hohe Salzkonzentrationen problematisch für frühe Zellen gewesen sein könnten

Beweise für LUCA

• Vergleichende Genomik:
  → 355 Gene wurden identifiziert, die vermutlich auf LUCA zurückgehen
  → Vor allem an Stoffwechselprozessen und Informationsverarbeitung beteiligt
• Ribosomale RNA (rRNA) als evolutionäre Spur
• Ähnlichkeit von Enzymen in allen Lebensformen

Unterschied zu ersten Lebensformen

LUCA war nicht das erste Leben, sondern eine fortgeschrittene, bereits hochentwickelte Form des Lebens. Das erste Leben könnte auf einfacheren RNA-basierten Systemen oder Protozellen beruhen.