Wie aus unbelebter Materie Leben entstehen konnte, gehört zu den großen Fragen der Menschheit. Eine interdisziplinäre Gruppe von Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftlern mehrerer Universitäten macht sich gerade auf, der Beantwortung dieser grundlegenden Frage näher zu kommen. Im Mittelpunkt des groß angelegten Forschungsprojekts steht die Frage wie Moleküle in einer Welt ohne Leben eine Evolution durchlaufen konnten und dabei die ersten molekularen Bausteine, wie wir sie von heutigem Leben kennen, entstanden. In der Erdfrühzeit entwickelte sich dann aus diesen Molekülen die ersten Zellen, die auch Protozellen genannt werden.  

Momentan wird vermutet, dass die Ribonukleinsäure (RNS) Trägerin der ersten Erbinformationen war. Im Großforschungsprojekt „Molekulare Evolution in präbiotischen Umgebungen“ untersuchen die Forschenden, welche chemischen, physikalischen und geologischen Bedingungen erforderlich sind, um die molekulare Evolution mit der RNA als  auszulösen. Der sogenannte SFB/Transregio 392 "Molekulare Evolution in präbiotischen Umgebungen" wird von der DFG mit mehr als 2 Millionen Euro pro Jahr gefördert.

Voraussetzung für frühes Leben

Von der Universität Augsburg ist Prof. Dr. Christoph Weber, Lehrstuhlinhaber Theoretische Physik II, und Leiter der Forschungsgruppe „Mesoscopic Physics of Life“, dabei. „Wir möchten verstehen, inwiefern Phasenumwandlungen, wie wir auch aus unserem Alltag kennen, geholfen haben, spezielle Bausteine des Lebens entstehen zu lassen“, erklärt er. „Phasenumwandlungen, wie zum Beispiel die Bildung von Tropfen, waren allgegenwärtig auf der frühen Erde, und sind es vermutlich auch auf anderen Planeten. Die gewonnenen Erkenntnisse des interdisziplinären Konsortiums könnte auch erlauben, die Voraussetzungen für die Entstehung von Leben auf anderen Planeten besser zu verstehen.“
 

Weber untersucht in seinem Teilprojekt wie funktionelle und lange „Lebens-Bausteine“, beispielsweise RNS,  durch oszillierende Phasenumwandlungen, entstehen. Die Idee des Projektes ist, dass die ständigen sich ändernden Umgebungsbedingungen, die chemischen Prozessen, die der Entstehung von RNS zu Grunde liegen, beeinflussen. Diese Oszillationen tragen den unsteten Bedingungen auf der frühen Erde Rechnung, die unter anderem durch die vulkanische Aktivität, starke Strahlung, und chaotisches Wetter erzeugt wurden. „Wir denken, dass oszillierende Phasenübergänge ein Selektionsmechanismus sein könnten und werden das in unserem Projekt in enger Zusammenarbeit mit experimentellen Gruppen im Konsortium überprüfen“, sagt Weber.

Anspruchsvolle Spitzenforschung

Die Federführung des SFB/Transregio 392, zunächst für vier Jahre gefördert, liegt bei der Ludwig-Maximilians-Universität München mit dem renommierten Biophysiker Prof. Dr. Dieter Braun als Sprecher. Mitantragstellerin ist die Technische Universität München. Beteiligt sind neben der Universität Augsburg, die Universitäten Stuttgart, Würzburg und Heidelberg, die Technische Universität Dortmund sowie das Max-Planck-Institut für Biochemie (MPIB). Das Großforschungsprojekt bündelt Fachwissen aus verschiedenen Disziplinen, darunter Geowissenschaften, Chemie, Astrophysik, Biophysik und Biochemie.

Sonderforschungsbereiche richtet die DFG, zur Stärkung der Spitzenforschung ein und fördert damit besonders innovative, anspruchsvolle und langfristige Verbundvorhaben für maximal 12 Jahre. Alle vier Jahre wird über eine Weiterfinanzierung entschieden. Die Universität Augsburg ist mit dem nun gestarteten Projekt an vier SFB beteiligt und koordiniert einen weiteren.

Von der Universität Augsburg koordinierter SFB/Transregio:

• SFB/Transregio 360: „Eingeschränkte Quantenmaterie“ (Sprecher: Professor Dr. István Kézsmárki, Universität Augsburg; ebenfalls antragstellend: TU München)

An weiteren von der DFG bewilligten Sonderforschungsbereiche/Transregios ist die Universität Augsburg beteiligt:

• SFB 1585 „Strukturierte Funktionsmaterialien für multiplen Transport in nanoskaligen räumlichen Einschränkungen“  (Universität Bayreuth, Sprecher: Professor Dr. Jürgen Senker; Beteiligt an der Universität Augsburg: Prof. Dr. Fabian Pauly, Theoretische Physik)
• SFB/Transregio 386 „HYP*MOL – Hyperpolarisation in molekularen Systemen“ (Universität Leipzig, Sprecher: Professor Dr. Jörg Matysik; ebenfalls antragstellend: TU Chemnitz; beteiligt an der Universität Augsburg: Dr. Christian Wiebeler, Computergestützte Biologie)
• SFB 1389 „Überwindung der Therapieresistenz von Glioblastomen“ (Universität Heidelberg, Sprecher: Professor Dr. Wolfgang Wick; beteiligt an der Universität Augsburg: Prof. Dr. Matthias Schlesner, Biomedizinische Informatik, Data Mining und Data Analytics)