Der Ablauf der
Evolution lässt sich grob in vier Bereiche gliedern:in den physikalischen, den chemischen, den biologischen und den kulturellen Bereich.
Der physikalische Bereich umfasst die Entstehung des Weltalls, sowie die Entstehung der Atome.
Die Atmosphäre der Erde war im Vergleich zu heute anders zusammengesetzt, denn es war kein freier Sauerstoff vorhanden. Man spricht deshalb von der sogenannten „Uratmosphäre“, die hauptsächlich aus Stickstoff, Kohlenstoffdioxid, Wasserdampf, Schwefelwasserstoff und Methan bestand.
Im Wasser der „Urozeane“ gelöst kamen Phosphate, Silikate und Metallionen vor.
Aus diesen anorganischen Molekülen entwickelten sich während der chemische Evolution
einfache organische Moleküle.
Die Entstehung der einfachsten Bausteine von Lebewesen lässt sich anhand des MILLER-Experiments nachweisen.
Im Jahre 1953 führte Stanley MILLER folgendes Experiment (Ursuppenexperiment) durch, um der Frage nachzugehen, wie aus anorganischen Stoffen einfache organische Moleküle entstehen konnten.
In einem Kugelkolben kochte er Wasser und führte jene Gase zu, die in der Uratmosphäre vorhanden waren (siehe oben).
Die Energie für diese chemischen Reaktionen wurde in der Uratmosphäre wahrscheinlich durch elektrische Funkentladung bei Gewittern, durch geometrische Wärme bei Vulkanismus oder aber durch radioaktive Strahlung geliefert. Im Experiment wurde sie durch elektrische Entladungen zur Verfügung gestellt.
Auf diese Weise gelang es MILLER zahlreiche organische Verbindungen, wie zum Beispiel Ameisensäure, Formaldehyd, Milchsäure oder Aminosäuren herzustellen.
Aus diesen einfachsten organischen Molekülen entstanden durch Reaktionen an Tonmineralien einfache organische Moleküle und zur gleichen Zeit Membrane, die später Stoffwechselprozesse einschließen konnten.
„ Man kann sich ihre Entstehung gegenwärtigen, wenn man sich vorstellt, dass in der Ursuppe auch Lipide entstanden waren. An den Küsten des Urmeeres stand bei Stürmen eine hohe Brandung. Man kann sich denken, wie einzelne Lipidtröpfchen unter die Wasseroberfläche gerissen wurden. Wenn sie dabei ihre eigene Lipidschicht mitnahmen und die Lipidschicht der Wasseroberfläche eindrückten, dann entstand eine Wasserblase mit Lipiddoppelschicht. Das entspricht der Grundstruktur der Zellmembran.“
( aus Schroedel Biologie)
Aus den einfachen Makromolekülen konnten sich Nucleotide und Proteinoide ( hier durch Verkettung einzelner Aminosäuren, die sich im Ursuppenexperiment gebildet hatten) entwickeln.
Einzelne Nucleotide verknüpften sich zu Polynukleotiden. Die wiederum wurden zu Nucleinsäuren und nahmen Gen- und Enzymfunktion an ( RNA-Welt).
Beim Abkühlen heißer Proteinoidlösungen entstanden sogenannte Mikrosphären, die folglich von einer Membran umschlossen waren.
Auch die Mikrosphären hatten enzymatische Fähigkeiten, was auf ihren Proteinanteil (Proteinoide) zurückzuführen ist.
Traten nun alle drei Komponenten Nucleinsäuren, Mikrosphären und die Membrane miteinander in Wechselwirkung konnte in der biologischen Evolution zum ersten Mal ein Reaktionszyklus katalysiert werden. Man nennt diesen Hyperzyklus. Dieser hatte bereits grundlegende Eigenschaften von Lebewesen:
- Selbstvermehrung und Informationsweitergabe
- Stoffwechsel