So, der nächste Vortrag der Langen Nacht ist schon hinter mir an die Tafel geworfen,

wie man hier lesen kann, präbiotische Chemie bzw. die chemische Evolution. Und im Rahmen der Chimiatrie haben wir ja schon öfters Kontakt mit Professor Geier gemacht. Und jedes Mal läuft es nach demselben Schema ab. Wir kommen zum Herrn Geier, fragen ihn, können Sie uns vielleicht etwas erzählen zu diesem oder jedem Thema?

Seine Augen fangen an zu leuchten und Ideen, was man alles in diesen Beitrag reinbringen könnte, sprudeln aus ihm heraus. Genauso war es, als wir ihn gefragt haben, ob er uns einen Vortrag für die Lange Nacht halten kann. Nur, diesmal kamen wir nicht mit dem Thema zu ihm, sondern er hat sich selber ein Thema ausgedacht und kam damit dann zu uns. Und ich denke, das Thema hört sich sehr spannend an.

Und bin ebenso gespannt, wie das Thema klingt darauf, was uns jetzt hier erwartet. Also, bitte, Professor Geier. Ja, vielen Dank. Ich freue mich, dass noch so viele da sind, aber es ist ja die Lange Nacht.

Wir müssen ein bisschen überziehen, es soll ja in die frühen Morgenstunden gehen. Und ich werde dann auch in zwei Stunden ungefähr fertig sein. Dann habe ich mir auch mein Bier verdient. Nein, an den fulminanten Vortrag von meinem Vorgehörer kann ich natürlich nicht anknüpfen. Ich habe höchstens mit den Beatles, die Beatles kann ich toppen, ich habe auf meinem Laptop ein paar Pink-Songs von meinen Kindern drauf, die wir mal draufgespielt haben, aber dazu sind wir ja heute nicht hier,

sondern wir wollen etwas Chemisches hören. Und zum Einstimmen in die präbiotische Chemie habe ich hier das älteste Buch, was ich zu Hause habe mitgebracht. Das ist ein Buch von 1727 über Naturkunde. Und ich habe hier extra etwas reingelegt, da muss man ein bisschen vorsichtig sein mit den alten Schinken.

Da sind eine ganze Reihe von, jetzt habe ich es verkehrt drin, eine ganze Reihe von Bildern vorne drin über eine Sammlung, wie man das damals gemacht hat, von den Tieren, den Pflanzen und so weiter,

welche Bedeutung sie haben. Und die eine Seite, die ich hier aufgeschlagen habe, die hat ein bisschen was mit der Entstehung des Lebens zu tun. Das heißt also dieses Materialien- und Naturalienmagazin von Pierre Ponet. Da unten steht der Name, der Name taucht gar nicht auf,

sondern es wird hier nur der Verleger genannt, Weidmann. 1727 steht noch irgendwo hier unten. Und da geht es auch ein bisschen drum, ganz nebenbei, woher kommen eigentlich die Lebewesen. Das heißt also, man hat sich damals zwar Gedanken gemacht, aber nicht viel Gedanken darauf verschwendet, wo so kleine Lebewesen, Bakterien, Insekten und solche Sachen herkommen.

Da habe ich gedacht, die entstehen einfach so. Das heißt also, Bienen entstehen aus Blüten, aus Blumen. Überall wo Blumen sind, gibt es auch Bienen, also müssen die irgendwo zusammen entstehen. Fliegenarven entstehen aus totem Fleisch, ganz automatisch. Die waren nicht dumm, die Leute damals.

Die wussten von Fortpflanzung mindestens so viel wie wir, sonst gäbe es nicht so viele von uns. Die hatten auch hier einen Spaß dabei wahrscheinlich und haben sich fleißig vermehrt, aber auf so kleine Tiere hat man wenig Geist verschwendet. Man hat sogar keine technische Anwendung, eher eine biotechnologische Anwendung dieses Gedankenguts. Das ist hier mal beschrieben, wenn man Seide haben will,

braucht man Seidenraupen. Und die Seidenraupen, die hat man gezüchtet aus Eiern, aus den Raupen, die sich dann verpuppt haben, und dieser Kokon, der außenrum gebildet wurde, aus dem hat man die Seide gemacht. Aber man hat auch gedacht, wenn man eine Kuh mit den Blättern eines Maulbeerbaumes füttert

und der einen Kalb dann schlachtet und dieses Kalb zerstüttelt irgendwo auslegt, dann wachsen da drauf Magen. Und diese Magen kann man auch verwenden, um Seidenraupen zu züchten. Man hat diese Magen unter die Seidenraupen, die man aus Eiern gezüchtet hat, gemischt und hat gar nicht gemerkt, dass das wahrscheinlich die ganz falschen Magen waren. Das Bild dazu ist hier vorne mal ausgelegt,

ist hier ganz hübsch gezeigt. Also hier die Eier des Seidenspinners, hier unten die verpuppte Raupe, hier die Blätter, die Maulbeerblätter, auf denen man also die Raupen gezüchtet hat, hier oben die verspollenen Raupen weitere, hier auch zwei sich paarende Schmetterlinge,

die Kokos hat man ausgekocht, die Fäden, die Seide aufgewickelt und so weiter. Und hier drüben ist die Kuh gezeigt, die man mit Maulbeerblättern gefüttert hat und hier ihr zerstüttelndes Kalb, noch mal ein bisschen größer, das heißt also hier, schön altdeutsche Schrift, daraus vergrößert, zerstüttelndes Kalb,

daraus Seidenwürmer werden. Das steht da ganz selbstverständlich dabei und also im 18. Jahrhundert hat man noch an die spontane Entstehung des Lebens aus toter Materie, also aus totem Fleisch, also aus diesem Kalb gedacht und hat das auch verwendet, dieses Gedankengut, um hier also die Seidenraupenzucht zu unterstützen.

Dabei ist schon ein paar Jahre vorher mit einem einfachen Experiment gezeigt worden, dass zum Beispiel Fliegen nicht aus totem Fleisch entstehen, sondern wenn man das tote Fleisch abschließt, Deckel drauf oder hier ein Tuch drüber, dann gibt es keine Maden und nur wenn es offen ist,

dann bilden sich Maden, weil die Fliegen natürlich in der Eier auf dem Fleisch liegen. Das heißt also, die Entstehung des Lebens ist etwas, was eine ganze Weile gedauert hat, dass man irgendwann mal dann bis zum Le Pasteur 1861 diese Schwanen-Halsflaschen-Experimente, die dann gemacht wurden, man hat also einen Kolben

mit so einem Urrohr ausgekocht, ihn sterilisiert, pasteurisiert und ohne Mikroben ist da drin auch nichts gewachsen, ganz klar, und erst wenn man das abgebrochen hat, Mikroben rein, ist es geschimmelt oder vergoren. Diese Experimente haben dann gezeigt,

dass was für uns alles selbstverständlich ist, dass jedes Lebewesen der Nachkomme eines anderen Lebewesens ist. Das ist für uns ganz klar und deshalb werden heutzutage auch keine Kälber mehr geschlachtet für die Seidenraupenzucht. Aber man hat eine neue Frage aufgeworfen und der, der im 19. Jahrhundert

für Entstehung und Entwicklung des Lebens zuständig war, hat darauf eine Antwort geben müssen. Und diese Antwort von Charles Darwin zu dem Thema, wie und wann entstand das erste Lebewesen, das, was kein Vorgänger hatte. Also vor der Evolution hat er das Gedankengut,

diesen Mythos, dieser Ursuppel geprägt. Shallow tidal pools oder ponds. Das heißt also, am Meeresufer haben sich organische Moleküle zusammengefunden, um dann daraus den ersten Eizeller zu bilden. Und die Vorstellung, die er damals hatte, war gar nicht so schlecht. Das war schon ganz chemisch. Man hat von Proteinen usw.

schon eine Vorstellung gehabt oder langsam eine Vorstellung bekommen. Und er hat auch davon gesprochen. Da sind wir beim zweiten Buch. Dieser Gedanke, der im 19. Jahrhundert geprägt wurde, hat sich bis Mitte des 20. Jahrhunderts nicht viel verändert. Das ist ein Buch, habe ich aus meiner Jugendzeit. Wenn Sie zu Hause gucken,

vielleicht haben das Ihre Eltern auch noch irgendwo im Schrank stehen. Das war die Welt, in der wir leben. Wird auch heute noch aufgelegt. Ist so eigentlich das beste Bilderbuch und Erklärungsbuch zu dem, wie die Erde entstand, wie unser Sonnensystem entstand, wie die Erde entstand, wie sich das erste Leben gebildet hat.

Ich habe früher immer die Saurier da drin angeguckt, was die kleinen Jungs eben so machen. Und dann so die, geht halt dann bis über die Eiszeit hinaus in unsere Zeit. Tolle Bilder da drin, tolle Texte. Aber der Entstehen des Lebens wird irgendwo in der Seite 13, also 12, 13, so ein doppelseitiges Bild gewidmet.

Da steht dann in irgendeinem noch unbekannten Augenblick, der Uhrzeit erscheint das erste Leben. Die Algen überziehen den feuchten Fels mit ihrem Grün. Also schön episch geschrieben. Hier vorne ist der feuchte Fels mit den Algen. Und dieses Buch hat vielleicht 200 Seiten. Da ist alles drin über, wie entstand die Erde,

wie entstanden aus den Einzelern dann die höheren Tiere. Aber der Entstehen des Lebens wird einzeln ein kleiner, magerer Satz gewidmet, weil man damals auch, finde ich, nicht viel genaueres drüber wusste. Und auch, wenn man ehrlich ist, heutzutage auch noch nicht viel weiter ist. Aber die Vorstellung aus dem 18. Jahrhundert,

dass kleine Lebewesen einfach sind, die drückt sich hier auch aus. Das heißt also, sind kleine Lebewesen wirklich einfacher gebaut als große? Wenn wir natürlich sagen, ja, das sind ja bloß Einzeller. Aber der Inhalt eines Einzellers, der funktioniert wie beim Großen, also wie bei uns. Wenn man so eine einzelne lebende Zelle

vergrößert, das sind also diese schönen Bilder, die man da finden kann, eine Millionfach vergrößert und in so eine Zelle reinguckt. Also dieses eine Millionfach bezieht sich darauf, wenn also diese Projektion in die da Vierblatt wäre. Dann würde man in der Zelle jede Menge Moleküle finden.

Das sind hier also dann Proteine, die langen Ketten hier, DNA, also Erbsubstanz, wie man das so kennt. Und das alles ist hoch organisiert. Das heißt also auch das Einzig, das Kleinste, das einfachste Lebewesen, was man so kennt, ist ein hochkomplexer Fabrik, wenn man so will, auf der die DNA mit RNA-Polymerase

ausgelesen wird in Messenger-RNA. Diese Messenger-RNA wird dann in Peptide umgebaut. Hier nochmal dargestellt, DNA, Messenger-RNA-Protein. Das heißt also nach diesem genetischen Code. Der wird dann in Messenger-RNA hier farbig dargestellt, immer drei Nukleotide kodieren für einen Buchstaben eines Peptids

oder Proteins. Und das ist also etwas, was für alle Lebewesen gleich ist. Also ganz egal, ob Sie eine kleine Alge hier haben, irgendwo in der Ursuppe oder ob Sie jetzt einen Vielzeller angucken. Alle Lebewesen benutzen die selben vier Nukleobasen

für ihren genetischen Code. Sie benutzen die selben 20 L-Aminosäuren in ihren Proteinen. Sie benutzen hauptsächlich dekonfigurierte Zucker. Und sie nutzen Adenosintriphosphat als Energieträger. Das ist also bei allen gleich. Und damit ist die Frage immer noch offen. Was war unser erster, oder was war der letzte

gemeinsame Vorfahr? Das heißt also, wenn alle dieselbe Maschinerie in ihrer Zelle benutzen, also dieselbe chemische Fabrik, in der alles ganz genau verdrahtet ist, jedes Rohr genau seine Ordnung hat, wo es hinkommt, jeder Kessel genau seine Größe hat, dann muss da irgendwo

eine Gemeinsamkeit da sein. Wenn man so eine Stück Erbsubstanz DNA ein bisschen genauer anschaut, rausvergrößert, das ist jetzt 10 Millionenfach, dann sieht man auch diese Ästhetik, dieser Doppelhelix. Wenn man diese Doppelhelix halbiert, dann hat man also den Einzelstrang hier. Und der ist jetzt nochmal

dreimal vergrößert. Dann sieht man, wie hier das Phosphat ist hier schwarz gezeichnet, der Zucker weiß und die Nukleotide hier ein bisschen gräulich. Dass man hier also eine hochorganisierte, komplexe Struktur hat, die nicht einfach irgendwo zwischen Seite 12 und Seite 13 entsteht,

sondern eigentlich müsste man der Sache den Hauptteil des Buches widmen und der Rest ist dann nur Beiwerk. Die Entstehung der Erde oder die weitere Evolution, die Entstehung von so einer Stück Erbsubstanz, das ist das eigentliche, auch aus der chemischen, natürlich aus Sicht des Chemikers, das Besondere an der ganzen Geschichte, wie ein Lebewesen funktioniert.

Also Zucker, Phosphat und Nukleobase, das sind also die drei Bestandteile, müssen richtig zusammengesetzt werden, um so eine DNA-Doppelhelix aufzubauen. Und ohne ein molekulares Modell für die Entstehung des Stoffwechsels und Vererbung gibt es eigentlich bisher keine plausiblen Alternative zu dem biblischen Schöpfungsmythos.

Also ohne, dass wir jetzt in diese Dinge einsteigen wollen, es ist einfach unverstanden, wie der Ursprung des Lebens aussieht. Wir haben auf der einen Seite die organische Chemie, wir haben schöne Reaktionen, die Formose Reaktion, die Bildung von N-Heterocyklen, Streckersynthese für Aminosäuren, Polyphosphate als Energieträger irgendwo,

die Eisenschwefelwelt von Wächterhaushäusern aus München. Und auf der anderen Seite haben wir die Biochemie. Mit ihren komplexen Zusammenhängen der Glykolyse, der Vererbung, der Transkription von DNA in RNA, der Proteinbiosynthese, ATP als Energieträger, ganzer Stoffwechsel. Und wenn wir das auf so einer

Zeitschiene auftragen, dann gibt es also diese präbiotische Chemie, wo irgendwo diese einzelnen Reaktionen vorhanden waren und es gibt den letzten gemeinsamen Vorfall, egal wie der ausgeguckt hat, wo dann alles funktioniert hat, alles funktionell zur richtigen Fabrik zusammengebaut. Und dazwischen diese Wolke des Unbekannten

der Ursprung des Lebens. Also wie wurden diese einzelnen chemischen Reaktionen zu einem funktionierenden Netzwerk von Reaktionen verknüpft? Das ist also die zentrale Frage. Und wenn man diese Zeitschiene auf die Erdgeschichte projiziert, dann ist das ganz interessant, dass die Erdgeschichte

4,5 Milliarden Jahre hier, oder knapp 5 Milliarden Jahre, also vor 4,5 Milliarden Jahren ist die Erde gestanden. In dieser 12-Stunden-Uhr ist das also hier oben geht's los. Dann ist irgendwo, also hier oben entstehende Erde war also abiotisch. Das heißt also, wie man sich das vorstellt, Blitz, Donner,

Vulkane und so weiter, unbelebte Natur. Und dann gibt es irgendwo diese Zeit der präbiotischen Organisation der einzelnen chemischen Reaktionen in der Organik. Präbiotisch ist eigentlich ein recht kurzer Zeitraum, weil das erste funktionierende Lebewesen dann eigentlich plötzlich da war.

Also plötzlich tauchen Lebewesen in den Erdschichten auf, in den Versteinerungen. Und dieser präbiotische Zeitabschnitt ist eigentlich relativ schmal. Und danach ist alles Evolution. Das Leben wird immer komplexer. Aus den Prokaryonten, zu den Prokaryonten gesälen sich die Eukaryonten. Irgendwo ganz am Schluss kommt dann ein Mensch noch mit dazu.

Und auf der Zeitschiene sprechen wir also jetzt heute Abend hier über so ein kleines Fenster, was zwar auch viele Millionen Jahre sind, aber erdgeschichtlich gesehen eigentlich ein relativ kurzes Zeitfenster. Also bis zu dem Zeitpunkt vor ca. 3,8 Milliarden Jahren. Und ab diesem Zeitpunkt hat man gute Modelle. Gibt gute Erklärungsmodelle,

die Astrophysik erklärt, wie Planeten entstehen. Man hat die Ureerde in ihrer Atmosphäre, Zusammensetzung usw. halbwegs plausible Modelle fürs Universum und Sterne. Alles brennt irgendwo. Alles strebt aus physikalischer Sicht dem thermodynamischen Minimum zu.

Und, Entschuldigung, also das ist die eine Seite der Zeitskala. Und die andere Seite der Zeitskala ist die Biologie mit Evolution. Beschreibt also die Entwicklung neuer Lebensformen. Das ist also ein sehr geordnetes System. Die Ordnung, die Komplexität der Lebewesen hinzu. Aber dieser Zeitpunkt der Umkehr,

dass man also hier irgendwo geht die Biologie los, irgendwo hört die Physik auf. Man hat also ganz gute Modelle, wie Elemente entstehen. Also Elemente entstehen im Weltall, irgendwo, in irgendwelchen Sonnen. Und wenn man die Sonnen aufträgt in ihrer Temperatur und in ihrer Größe,

dann gibt es diese Supergiganten. Und in diesen Supergiganten, die sind so groß, die sind viel größer als unsere Sonne. Da wird dann im Inneren, werden dann die, nicht bloß Wasserstoff zu Helium verbrannt oder fusioniert, sondern da geht es dann bis zum Eis und den höheren Elementen. Also wie Elemente entstehen, das kann man sich ganz gut vorstellen. Es entstehen in den Sternen

auch höhermolekulare, organische Moleküle. Das sind also jetzt hier so polyzyklische, aromatische Kohlenwasserstoffe. Moderner würde man dazu sagen, das sind Graphene. Aber man hat diese organische Moleküle in der Umgebung von Sternen nachgewiesen und hat die also auch

auf Meteoriten entdeckt und hat auch ganz gute Modelle, wie hier diese organischen Moleküle verpackt und verwerten. Und alle wichtigen Moleküle des Lebens finden sich irgendwo in den Meteoriten, die man so aufsammeln kann. Also hier einer, den habe ich realisiert, das sind Aminosäuren drin,

das sind Kohlenhydrate drin, das sind N-Hetrozykler drin, Pyrimidine und Purine. Also alle Bausteine des Lebens findet man in diesen Meteoriten. Und man hat diese Entstehung der Aminosäuren und anderen Moleküle auch nachgestellt. Also die Synthese von Aminosäuren kann man ganz gut machen.

Mit kosmischer Strahlung auf irgendwelche einfachen Mischungen kriegt man riesige Mischungen von irgendwelchen komplexen Molekülen. Kann sogar ein bisschen den Anzimerenüberschuss machen. Und das ist also das, was man heutzutage macht. Alles basiert auf diesen mineralischen Experimenten, bei dem man also hier Wasser kocht,

siedet, hier Blitzentlagungen hat, da die Atmosphäre der Ureere nachstellt und dann hier Mischungen von Aminosäuren und so weiter erhält. Also 1952 war das ein innovatives Experiment, aber viel weiter ist man seitdem nicht gekommen. Das heißt also, man hat immer noch diese Mischungen von irgendwelchen einfachen

oder mittelmäßig einfachen organischen Molekülen, die zu einem gewissen Prozentsatz in diesen Experimenten, wo man irgendwelche Entladungen macht, irgendwelche Mischungen von Ammoniak, HCN und so weiter, wie soll man sagen, hohen Energie aussetzt und man erhält dann komplexe, also mäßig komplexe organische Moleküle.

Und die Zusammensetzung dieser Mischungen, wie bei den Meteoriten, ähnelt schon in gewisser Weise dem, wie auch die durchschnittliche Zusammensetzung in so einer lebenden Zelle ist. Das heißt also, von den Prozentszahlen ist da jetzt nicht so arg viel Unterschied. Aber was dabei sonst noch alles entsteht

in diesen Experimenten, wird meistens gar nicht aufgelistet. Und wo ist jetzt die Selbstorganisation? Das Zentrale des Lebens ist ja die Selbstorganisation, die Form des Stoffwechsels und so weiter. Also, weil man in diesen Miller-Experimenten eigentlich alles findet, kann man damit alles oder nichts beweisen. Das heißt also, man ist da in der Erklärung

seit den letzten 50 Jahren nicht viel weitergekommen. Gucken wir uns die Moleküle ein bisschen genauer an. Für die Nicht-Chemiker habe ich sie blau, grün und rot dargestellt. Für die Chemiker auch. In so einem Sinne, von Herr Roth zu sagen, das fand ich ein sehr gelungener Scherz.

Das sind also sehr komplexe, organische Moleküle. Gucken wir uns das an. Das ist also die Ribose. Blau hier dargestellt. Das sind die Purine und Purimidine, also die heterozyklen, die Informationsspeicher. Dann nehmen wir mal den einen hier raus, der ist grün dargestellt und als Verknüpfung des Phosphat.

Das baut also dann die das baut also dann die RNA oder DNA auf. Und als Grundreaktion für die Entstehung von der Ribose nimmt man eigentlich immer an, dass es aus der sogenannten Formose-Reaktion herauskommt. Wieso hören Sie nichts über die Formose-Reaktion in der organischen Chemie,

in der Vorlesung? Ja, weil das eine ganz schlechte Reaktion ist, dabei entsteht auch alles. Das heißt also, Sie nehmen hier Formaldehyd, geben da Base zu, da kennen Sie alle die Kalisaro-Disproportionierung und so weiter unter ein bisschen anderen Bedingungen. Kriegen Sie eine Verkettenverknüpfung von diesen Kohlenstoffen und Sie kriegen Zuckerstrukturen,

die haben am Ende dann einen Aldehyd, aber Sie können nicht kontrollieren, wie lang die Ketten werden. Also es entsteht ein Gemisch zahlloser Kohlenhydrate, unterschiedlicher Stereochemie mit Mineralien, Borate zum Beispiel, können Sie die Gleichgewichtslager ein bisschen verschieben, aber Sie finden die richtigen Moleküle, aber 90% davon ist wieder

organischer Müll, also genauso wie den Meteoriten. Man kann zwar die Moleküle haben, aber man produziert alles mögliche mit dabei. Das heißt also, es ist präparativ unbrauchbar, darum haben wir sie in der Vorlesung nicht drin, weil einfach viel zu viele falsche Moleküle entstehen neben denen, die man haben will. Also die Bedeutung der Formose Reaktion für die präbiotische Chemie

ist aus meiner Sicht sehr zweifelhaft. Und ähnlich geht es mit der Bildung von diesen Zytosinen zum Beispiel aus HCN. Also man kann das Adenin gefügig aus 5 Molekülen HCN zusammensetzen, da ist mal die Reaktion gezeigt. Das funktioniert wunderbar, wenn Sie nur HCN haben. Wenn Sie ein bisschen Wasser zugeben,

dann können Sie auch das Guanin machen, aber der Haken an der Sache ist, es ist ja nicht bloß HCN und Wasser in der Ursuppe vorhanden, sondern es ist ja viel Wasser vorhanden. Und wenn Sie die Reaktion mit viel Wasser machen, dann ist das thermodynamisch stabilste Produkt die Harnsäure. Mit der kann man gar nichts anfangen. Wer will eine Harnsäure

in seiner DNA drin haben? Oder wenn Sie Acetonitri mit dabei haben, was genauso wahrscheinlich ist wie HCN, haben Sie NeCN, ja dann haben Sie Koffein. Koffein können Sie auch nicht in die Erbsubstanz einbauen, oder das würde keinen Sinn machen. Wer will den Koffein in seiner DNA haben? Das heißt also, diese Art der Bildung von Nukleosiden

ist auch eine unbrauchbare Reaktion, weil ein Gemisch entsteht. Es passiert alles Mögliche, und deswegen ist es meines Erachtens auch nicht sonderlich brauchbar. Und genauso unbrauchbar ist der Gedanke, dass man das Pyrimidin und die Ribose unter Kondensation,

also der Wasserabspaltung, zusammenbringt. Das machen die zwei einfach nicht. Die wollen nicht. Die wollen das Wasser nicht loswerden, und werden dann in der falschen Stereochemie und so weiter. Die werden also diese Moleküle richtig miteinander verknüpft und dann auch noch oligomerisiert mit dem Phosphat. Das heißt also, diese Kondensation, wie wir in der Chemie sagen, die Abspaltung von Wasser, ist hier etwas sehr Unwahrscheinliches,

dass es richtig funktioniert. Und irgendwas ist faul an diesen ganzen Erklärungsmodellen. Diese Erklärungsversuche, bei denen also jede Menge Moleküle in Gemische entstehen, da entstehen viel zu viele falsche Moleküle mit falschen Verknüpfungen. Das Richtige ist bloß in einem ganz kleinen Prozentsatz mit dabei,

aber in so einem kleinen Prozentsatz, dass man eigentlich nicht davon ausgehen kann, dass es irgendwie das Hauptprodukt wird und dann eine funktionierende Zelle draus wird. Also, hat man vielleicht über Jahrzehnte bei den falschen Reaktionen geschaut, hat man die falschen Reaktionen angeguckt, also ist überhaupt eine stereospezifische Synthese

von Ribonukleotiden ohne spezielle Enzyme überhaupt möglich. Das heißt also, diese Frage Honey and Eye, was war zuerst da, hat man erstens Enzymen, also man braucht das Enzym, um die Ribonukleotide aufzubauen, oder hat man erstens Ribonukleotid, um fürs Enzym zu codieren. Das ist eine Frage,

in die man immer wieder reinläuft. Und natürlich kann man RNA oder hier DNA gezeigt stereospezifisch selektiv aufbauen, Aber damals in der Ursuppe gab es noch keine organisch-chemische Schutzgruppen, also da gab es noch keine Benzamide und so weiter, die gab es erst 3,8 Milliarden Jahre später, die gibt es seit 1991, das ist also auch keine gute Erklärung.

2009 kam die Publikation, die wurde gar nicht so viel beachtet, ist aber eigentlich der Schlüssel, wie man diese Ribonukleotide sauber mit der richtigen Stereochemie und auch noch in einer aktivierten Form als Phosphat aufbaut.

Das wurde damals in Nature oder damals vor 2 Jahren oder 1,5 Jahren in Nature publiziert und das ist also die selektive Synthese eines aktivierten Nukleotids unter probiotischen Reaktionsbedingungen ohne Schutzgruppen. Das ist genau das, was wir brauchen, um die Vorläufer für RNA in die Hand zu bekommen.

Also das ist ein fundamental anderer Ansatz und zwar bildet sich also das Zytidin, also das aktivierte Nukleotid nicht aus Ribose und Zytosin, sondern über einen ganz anderen Weg. Das ist hier ein bisschen kryptisch dargestellt und um das auch nicht nur dem Chemiker, auch dem Nichtchemiker ein bisschen anschaulicher zu machen, habe ich das versucht mit Buchstaben darzustellen.

Das heißt also, sie haben Buchstabenfragmente, das sind unsere kleinen Moleküle. Cyanamid oder hier Formaldehyd zum Beispiel, das nennen wir mal Teile von Buchstaben. Aus den Buchstaben geht man eigentlich bisher immer davon aus, also die Buchstaben bilden sich aus diesen Buchstabenfragmenten, aus diesen Buchstaben bilden sich dann Wortselben, aus den Wortselben bildet sich das ganze Wort.

Also hier das aktivierte Zytosin. Jetzt ist es aber so, wir haben ja gesehen, die beiden kompensieren nicht freiwillig, also dieser letzte Schritt, der geht nicht gut oder gar nicht.

Und hier auf der Position der Buchstaben, da gibt es die formose Reaktion, wo eigentlich alle Buchstaben in die falsche Richtung rausgezogen werden, in dieses Reservoir von falschen Molekülen. Das heißt also, hier werden aus diesem Zucker, der immer mit C dargestellt

ist, werden über die formose Reaktion aus dem Glycerin-Aldehyd wirklich alles mögliche andere. Also die Bedingungen für die formose Reaktion sind nicht brauchbar, die ziehen die richtigen Buchstaben in die falsche Richtung. Und genauso auf der anderen Seite, hier der Harnstoff mal gezeigt, gibt es diese Reaktion zu diesen N-Heterozyklen, das ist auch nicht brauchbar.

Und was der Sazalent mit seiner Arbeitsgruppe gezeigt hat, ist, dass es auf einen ganz anderen Weg geht. Das heißt also, aus diesen einfachen Fragmenten von Buchstaben bilden sich nicht die Buchstaben oder die Worteile, die Silben, sondern es bildet sich etwas völlig unlöserliches, soll heißen der falsche Zucker,

der dann mit dem falschen Nukleosit zum richtigen Cytidin zusammengeht. Das heißt also, es geht gar nicht über diese Formose oder diese N-Heterozyklenbildung, sondern über einen ganz anderen Weg zum richtigen Wort. Und das ist jetzt hier nochmal dargestellt, ein bisschen chemisch. Das heißt also, sie können zwar Pyrimidine, Ribose aus den einfachen Molekülen bilden, aber die zwei gehen nicht zusammen.

Wenn sie zusammen wären, dann wären sie leicht mit Phosphat, zum zyklischen Phosphat abzureagieren. Oder umgekehrt, hier unten, Ribose und Phosphat, bildet leicht das zyklische Phosphat, aber das Nukleosit geht nicht ran.

Und was der Sazalent gezeigt hat, ist, dass man also in einer Reaktion, bei der die Formose-Reaktion umgangen wird, das heißt also, nicht unter Bedingungen, die sehr basisch sind, sondern unter Bedingungen, bei denen eben das Cyanamid mit dem Glykolaldehyd dieses Aminooxazol bildet,

kann man dann dieses Aminooxazol mit Glycerin-Aldehyd, auch ein einfaches Molekül, zur Arabinose abfangen. Jetzt hat man hier die Arabinose, die in diesem Heterozyklos gefangen ist. Das heißt also, wir haben jetzt ein grün-blaues Molekül, die beiden sind zusammen, aber eckig gezeichnet ist es das falsche. Und dann kommt das Cyanomethylen dazu, das addiert hier an diese Amidin-Struktur, bildet

etwas, was dem Cytosin schon sehr ähnlich ist, aber immer noch ein Arabinonukleosit ist. Und dann kommt das Phosphat und macht hier eine SN2-Reaktion von unten, das anhydriert auf und sie haben das richtige Nukleotid.

Ohne, dass dabei irgendwelcher organischer Mist entsteht. Das heißt also, wir haben hier kein Müll, keine Formose-Reaktion, bei der alles entsteht, sondern saubere Chemie. Das funktioniert im Reagenzglas, so wie man sich das damals auch für die Anfangszeichen USO bevorstellt und kann auf die Art also dieses Nukleosit machen. Inzwischen haben sie auch gezeigt, dass man andere aktivierte Nukleotide auch machen kann.

Die Grundaussage, und das ist hier der Bogen zur Ästhetik in der Chemie, ist also dieses Massespektrum hier oben, eines Molekül-Gemischs, das ist unästhetisch, das ist hässlich. Wenn Sie Ihrem Arbeitsgruppenleiter oder Ihrem Praktikumsleiter so etwas vorliegen, das sagt er um Gottes Willen, sowas will man nicht haben.

Also mit Experimenten, bei denen alle Moleküle auf einmal entstehen, wo also riesige Gemische entstehen, mit denen kann keiner was anfangen. Da kann man in der präbiotischen Chemie nichts anfangen meines Erachtens, und im Labor kann man damit auch nichts anfangen.

Eine ästhetische Chemie bildet ein Produkt, oder ein Hauptprodukt zumindest, und das ist also selektive chemische Reaktionen ohne Schutzgruppen. Das hat sinnvolle Anwendungen, man kann das mit diesen Modellen der Synthese von aktivierten Ribonukleotiden, kann man auch im Labor dann Chemie machen, weil man sich die Schutzgruppen spart. Und in dem Sinn kann die präbiotische Chemie, die Forschung in diese Richtung, kann auch ganz neue Anwendungen für die praktische Synthese liefern.

Das heißt also diese selektiven chemischen Reaktionen, die lassen sich eventuell zu einem Katalyserzyklus, zu einem Stoffwechsel verknüpfen. Das ist die Aufgabe, mit der sich also Sutherland oder andere Arbeitsgruppen in den nächsten Jahren beschäftigen werden.

Und weil man sich diese formose Reaktion endlich auf den Milchhaufen der Geschichte geschoben hat, glaube ich, dass man hier aus dem Bereich noch viel erwarten kann. Ist die Wolke etwas durchsichtiger geworden? Wahrscheinlich kaum, also wir haben immer noch die organische Chemie einzelner Reaktionen. Wir können jetzt hier mal ein aktiviertes Nukleotid machen, es ist jetzt in der

Wolke irgendwo drin meines Erachtens, aber der Ursprung des Lebens ist noch lange nicht aufgeklärt. Das ist etwas für spätere Generationen, für Sie im Labor, wenn Sie dieses Themengebiet interessiert. Oder man kann also von beiden Seiten herangehen, die Biochemie, Zellen vereinfachen, das ist eine ganz andere Schiene, mit der man auch in diese Wolke des Unbekannten irgendwo eintauchen kann.

Um die, wie soll man sagen, die einfachsten Katalyserzyklen aufzuklären. In diesem Sinne, vielen Dank, noch ein Bildchen aus diesem schönen Buch und darauf viel Spaß heute Abend.