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Die chemische Evolution beschreibt die Entstehung organischer Moleküle aus anorganischen Stoffen in der reduzierenden Uratmosphäre, was die Grundlage für die ersten Lebensformen bildete.
Die Chemische Evolution markiert den Zeitraum vor etwa 4 Milliarden Jahren, in dem aus einfachen anorganischen Verbindungen komplexe organische Moleküle entstanden. Die damalige Uratmosphäre war reduzierend, das heißt, sie enthielt keinen freien Sauerstoff (O2), sondern Gase wie Methan (CH4), Ammoniak (NH3), Wasserstoff (H2) und Wasserdampf (H2O).
Im berühmten Miller-Urey-Experiment wurde diese Atmosphäre in einer Glasapparatur nachgestellt. Durch Energiezufuhr in Form von elektrischen Entladungen (Simulation von Blitzen) konnten innerhalb kurzer Zeit organische Verbindungen wie Aminosäuren – die Bausteine der Proteine – nachgewiesen werden. Dies bewies, dass die Bausteine des Lebens unter abiotischen (nicht-lebendigen) Bedingungen entstehen können.
Ein zentrales Problem der frühen Evolution war die Frage, was zuerst da war: Information (DNA) oder Katalysatoren (Proteine). Die RNA-Welt-Hypothese schlägt vor, dass RNA das erste Biopolymer war. RNA kann nämlich sowohl Erbinformation speichern als auch als Ribozym (ein RNA-Molekül mit enzymatischer Aktivität) chemische Reaktionen beschleunigen.
Damit Leben entstehen konnte, mussten sich diese Moleküle von der Umwelt abgrenzen. Es bildeten sich Protobionten (Vorläufer von Zellen), die durch eine einfache Membran aus Lipiden einen abgeschlossenen Reaktionsraum schufen. Erst durch diese Kompartimentierung (Bildung von Räumen) konnte ein eigener Stoffwechsel entstehen.
Der Übergang von einfachen prokaryotischen Zellen (Zellen ohne Zellkern) zu komplexen eukaryotischen Zellen (Zellen mit Kern) wird durch die Endosymbiontentheorie erklärt. Demnach wurden kleinere Prokaryoten von größeren aufgenommen, aber nicht verdaut. Aus diesen Symbionten entwickelten sich Mitochondrien und Chloroplasten, was durch deren eigene, ringförmige DNA und ihre Doppelmembran belegt wird.
Charles Darwin legte mit seinem Werk 'On the Origin of Species' den Grundstein für die moderne Evolutionstheorie. Seine Theorie basiert auf drei Hauptpfeilern: Variation (Individuen einer Art unterscheiden sich), Reproduktion (es werden mehr Nachkommen erzeugt als überleben) und Selektion (Individuen, die besser an ihre Umwelt angepasst sind, überleben häufiger – 'Survival of the Fittest').
Im Gegensatz zur Biogenese, die besagt, dass Leben heute nur aus bereits existierendem Leben entstehen kann (Omne vivum ex vivo), beschreibt die Abiogenese die einmalige Entstehung von Leben aus unbelebter Materie unter den extremen Bedingungen der frühen Erde.
