Panspermie


Die Panspermie-Hypothese vermutet, dass sich einfache Lebensformen ber groe Distanzen durch das Universum bewegen und so die Anfnge des Lebens auf die Erde gelangten. Die Befrworter versuchen mit dieser Hypothese den nach ihrer Auffassung bestehenden Widerspruch zwischen der hohen Komplexitt des Lebens auf der einen Seite und der vergleichsweise kurzen Zeit fr seine Entstehung auf der anderen Seite zu begegnen. Die Panspermie wird jedoch bisher von den meisten Wissenschaftlern als reine Spekulation betrachtet, da die Erde der einzige bekannte Ort im Universum ist, auf dem Leben nachgewiesen werden konnte.

Der Name der Hypothese leitet sich von dem Griechischen (pansperma) ab und bedeutet wrtlich etwa "die All-Saat".

Geschichte



Die Theorie der Panspermie lehnt sich an Vorstellungen des griechischen Philosophen Anaxagoras an, der von "Samen des Leben" sprach. Diese berlegungen gerieten aber durch Aristoteles' Theorie der spontanen Entstehung des Lebens wieder in Vergessenheit und wurden erst im 19. Jahrhundert durch Jns Jakob Berzelius (1834), Louis Pasteur (1864), Hermann Richter (1865), Lord Kelvin (1871) und Hermann von Helmholtz (1871) wieder aufgegriffen.

Anfang des 20. Jahrhunderts formulierte Svante Arrhenius mit der Radio-Panspermie die erste theoretische Beschreibung der Panspermie (1903/1908 ). Nach dieser Theorie knnen Sporen aus den ueren Schichten der Atmosphre entweichen und durch den Druck des Sonnenlichts in den interstellaren Raum transportiert werden (der Sonnenwind war Anfang des 20. Jahrhunderts noch unbekannt).

Wiederaufgegriffen wurden die Panspermie-Hypothesen 1963 von Donald Barber und in den 1970ern von Francis Crick und Leslie Orgel (gerichtete Panspermie).

Auch der britische Astronom Fred Hoyle war ein groer Befrworter der Panspermie. Er verband sie mit seiner Steady-State-Theorie des Universums, die von einem unendlichen Alter des Kosmos ausgeht und damit elegant die Frage nach dem Ursprung des Lebens umgeht. Sptestens als ein breiter wissenschaftlicher Konsens das konkurrierende Urknall-Modell zur vorherrschenden kosmologischen Theorie von der Dynamik des Universums erhob, verloren seine Vorstellungen jedoch an Attraktivitt. Auch die Tatsache, dass Hoyle als Autor verschiedener phantastischer Geschichten in Erscheinung trat, vermehrte nicht eben die wissenschaftliche Reputation seiner Vorstellungen, die mehr und mehr als Science Fiction angesehen wurden. Hoyles Schler und ehemaliger Mitarbeiter Chandra Wickramasinghe vertritt jedoch noch heute aktiv panspermistische Vorstellungen.

1996 wurde von Brig Klyce schlielich die Cosmic Ancestry-Version vorgeschlagen, eine Kombination von Hoyles Panspermia-Hypothese mit den ganzheitlichen Gaia-Auffassungen eines James Lovelock.

Argumente



Eine Theorie der Panspermie stt grundstzlich auf drei Probleme: Das Leben muss in den interstellaren Raum gelangen, dort berleben, und spter wieder auf einen neuen Planeten gelangen.

Wie kommt das Leben ins All?



Im ersten Schritt zur Panspermie mssen Lebensformen in den interplanetaren Raum gelangen, um sich spter weiter verbreiten zu knnen. Svante Arrhenius schlug 1908 vor, dass Mikroben, die durch atmosphrische Prozesse in die ueren Schichten befrdert wurden, durch den Lichtdruck der Sonne oder durch enge Begegnungen mit Meteoriden das Gravitationsfeld ihres Planeten verlassen knnen. Eine Alternative wre, dass Material mit eingebetteten Mikroben bei Meteoriteneinschlgen ins All geschleudert wird.
Beide Mglichkeiten knnen nach neueren Erkenntnissen nicht mehr ausgeschlossen werden:

Indische Untersuchungen fanden Bakterien in der Stratosphre in 40 Kilometern Hhe und damit deutlich hher als bisher angenommen.

Simulationen am Institut fr Luft- und Raumfahrtmedizin am Deutschen Zentrum fr Luft- und Raumfahrt in Kln ergaben, dass Organismen den Einschlag berleben knnen, der ntig ist, um Gestein vom Ursprungskrper zu trennen.

Es wird auch spekuliert, dass Leben nicht allein auf Planeten gedeiht: Immerhin wurden im ausgehenden 20. Jahrhundert auf Kometen beziehungsweise in ihrer Koma verschiedene Grundbausteine des Lebens wie etwa Aminosuren gefunden. Allerdings gibt es bisher keine Hinweise auf Lebensformen.

berlebensfhigkeit im Weltraum



Ein Argument gegen die Panspermie besagt, dass keine Lebensformen unter den Bedingungen des Weltraums, das heit vor allem im Vakuum und unter den hohen Belastungen durch UV-Strahlung und kosmische Strahlung, berleben knnen. Selbst im Inneren von greren Krpern, wo die kosmische Strahlung weitgehend abgeschirmt ist, sollte DNA durch die Strahlung radioaktiver Elemente, die in geringer Menge in jedem natrlich vorkommenden Gestein vorhanden sind, ber lngere Zeitrume zerstrt werden.

Es gibt jedoch Hinweise, die darauf hindeuten, dass Bakterien unter diesen Bedingungen lngere Zeit berleben knnen:

Mit der US-amerikanischen Mondmission Surveyor 3 wurden versehentlich Bakterien der Art Streptococcus mitus auf den Mond gebracht. Nach ihrem Rcktransport zur Erde 31 Monate spter war ein Groteil der Sporen in der Lage, den normalen Lebenszyklus fortzusetzen.

Die BIOPAN-Experimente des Instituts fr Luft- und Raumfahrtmedizin des Deutschen Zentrums fr Luft- und Raumfahrt in Kln-Porz untersuchen die Widerstandsfhigkeit unter definierten Bedingungen. Auf russischen Foton Foton-Satelliten wurden Behlter mit der Bakterienart Bacillus subtilis in eine Erdumlaufbahn gebracht und dort fr zwei Wochen geffnet. Nach der Rckkehr zur Erde hatten mehrere Promille der Ausgangspopulation die Zeit im Orbit ohne jedwede Abdeckung oder Schutzfolie berlebt. Weitere Experimente ergaben, dass lebende Organismen, die von der UV-Strahlung zum Beispiel durch eine Staubschicht abgedeckt sind, einige Jahre im Weltall berleben knnen. Sie knnten eventuell aber auch mehrere Millionen Jahre berdauern, sofern sie in einem mehreren Meter groen Gesteinskrper von der Kosmischen Strahlung abgeschirmt sind.

Es gibt eine besondere Gruppe von Organismen, die in der Lage sind auch an sehr lebensfeindlichen Orten zu berleben: Dabei handelt es sich um Cyanobakterien der Gattung Chroococcidiopsis und insbesondere um das extremophile Bakterium Deinococcus radiodurans, das nur wenig empfindlich gegenber ionisierender Strahlung ist.

berlebensfhigkeit beim Einschlag



Nach ihrer kosmischen Passage mssen die Lebensformen auch noch den Weg durch die Atmosphre auf die Planetenoberflche berleben, der mit Belastungen durch starke Verzgerungskrfte und groe Hitzeentwicklung verbunden sein kann. Meteoroiden, welche die irdische Atmosphre durchdringen und als Meteoriten auf der Erdoberflche ankommen, werden aber meist nur an der Oberflche erhitzt und geschmolzen. Bereits in etwa einem Zentimeter Tiefe wird das Material kaum erhitzt, so dass ein berleben von Mikroorganismen mglich scheint. Auch werden die Meteoriden, solange sie nicht allzu gro sind, in der Atmosphre so stark abgebremst, dass die Einschlagenergie recht klein ist und meistens nicht einmal ein Krater erzeugt wird. In einer theoretischen Arbeit aus dem Jahr 2000 schtzten Forscher um Curt Mileikowsky den Anteil von Marsmaterie, der auf dem Weg zur Erde nicht ber 100C erhitzt wurde, in den vergangenen vier Milliarden Jahren auf etwa vier Milliarden Tonnen. Versuche mit Raketenexperimenten verliefen jedoch bisher negativ.

Extreme Lebensrume auf der Erde



Im ausgehenden 20. Jahrhundert hat man Lebensformen unter sehr "lebensfeindlichen" Bedingungen auf der Erde gefunden, unter denen man Leben vorher nicht fr mglich gehalten htte.
Es sind mittlerweile viele Bakterienstmme bekannt, die nicht auf die Sonne als Energielieferant angewiesen sind, sondern andere chemische Prozesse nutzen, zum Beispiel in Vulkanen, den Schloten heier Quellen in der Tiefsee (Black Smoker) und unterirdischen Seen.
So wurde inzwischen Leben bei Temperaturen von mehr als 200C in stark sauren Umgebungen oder auch in mehr als 1.000 Meter tiefen Bohrkernen im antarktischen Eis gefunden (siehe Wostoksee).
Diese Funde besttigen die Vermutung, dass Leben weitaus widerstandsfhiger ist als noch vor Jahrzehnten gedacht wurde.

Kosmische Indizien



Nach der Entdeckung immer komplexerer Molekle in interstellaren Wolken konnte 2002 auch die einfachste Aminosure Glycin nachgewiesen werden. Im 1969 gefallenen sehr primitiven Meteoriten Murchison wurden Aminosuren, Diaminosuren und andere organische Verbindungen gefunden.

Merkmale des in der Antarktis gefundenen Mars-Meteoriten ALH84001 werden von manchen Forschern sogar als Spuren fossiler Bakterien gedeutet - eine Interpretation, die allerdings hochgradig umstritten ist.

Gerichtete Panspermie



Ein weiterer prominenter Protagonist der Panspermie, der Nobelpreistrger Francis Crick, formulierte 1973 zusammen mit Leslie Orgel die Theorie der "gerichteten Panspermie".
Nach dieser Theorie sind die Sporen des Lebens nicht zufllig ins Weltall geraten, sondern absichtlich von einer auerirdischen Zivilisation losgeschickt worden. Das Versenden von kleinen Krnern mit Bakterien ist nach Crick der kostengnstigste und effektivste Weg, um Leben auf einen potentiell lebensfhigen Planeten zu transportieren.
Als Grund wird zum Beispiel angesehen, dass die Zivilisation einer unausweichlichen Katastrophe entgegensah, oder auf ein Terraforming anderer Planeten fr eine sptere Kolonisation hoffte.

Transspermie



In den spten 1990er Jahren und zu Beginn des 21. Jahrhunderts wurden einige berlegungen angestellt, die den Transport nicht zwischen Planetensystemen, sondern nur zwischen benachbarten Planeten untersuchen. Dieser Vorgang wird "Transspermie" (engl. "transpermia" ) genannt. Auch diese Form der Panspermie gilt als spekulativ, wird jedoch als Mglichkeit wesentlich strker in Betracht gezogen als die oben angesprochene Panspermie im weiteren Sinne.

Nach der bereits erwhnten Arbeit der Forscher um Mileikowsky gelangten in der Erdgeschichte mehr als vier Milliarden Tonnen Marsmaterial auf die Erde, das bei diesem Prozess nicht ber 100C erhitzt wurde.
Auch den umgekehrten Weg von der Erde zum Mars nahm eine zwar kleinere, aber doch erhebliche Materialmenge. Sollte auf dem Mars Leben gefunden werden, knnte es demnach mglich sein, dass eine enge Verwandtschaft mit irdischem Leben besteht. Die Frage wre dann allerdings, wo das Leben entstanden ist, auf der Erde oder auf dem Mars.


Starke Panspermie und Cosmic Ancestry



Die von Fred Hoyle vorgeschlagene, auch als starke Panspermie bezeichnete Version nimmt im Gegensatz zur "schwachen" Panspermie an, dass nicht nur einfachstes Leben aus dem Weltall auf die Erde gelangte, woraus sich dann gem der Evolutionstheorie die biologische Vielfalt und speziell die genetische Struktur der modernen Organismen neu entwickelten, sondern geht davon aus, dass diese Vielfalt schon in "genetischen Programmen" der aus dem Weltall kommenden Lebenskeime angelegt war. Im Besonderen lehnt die starke Panspermie die Makroevolution ab und akzeptiert nur die Mikroevolution als Feinanpassung an die Umwelt. Das Leben wre demnach schon immer Bestandteil eines unendlich alten Universums gewesen.

Die als Cosmic Ancestry propagierte Version erweitert die starke Panspermie, indem sie Hypothesen aus dem Gaia-Umfeld mit einbezieht, nach denen die Biosphre die Umweltbedingungen eines Planeten aktiv kontrolliert, um mglichst gnstige Bedingungen fr das Leben herzustellen.

Einordnung der Theorie der Panspermie



Zu Beginn des 21. Jahrhunderts arbeiten nur wenige Menschen systematisch an der Theorie der Panspermie, auch wenn sie von vielen Wissenschaftlern und Institutionen wie der US-amerikanischen Raumfahrt-Organisation NASA und dem Deutschen Zentrum fr Luft- und Raumfahrt (DLR) nicht grundstzlich abgelehnt wird. Insbesondere die Transspermie-Hypothese in bezug auf Erde und Mars wird zumindest als Mglichkeit in Betracht gezogen.

Entstehung von Leben



Die Hauptmotivation fr Panspermie ist die Tatsache, dass Leben auf der Erde schon sehr frh nachweisbare Spuren hinterlassen hat.
Die ltesten bekannten Minerale der Erdkruste sind etwa 4,4 Milliarden Jahre alte Zirkone, die auf eine erste Abkhlung der jungen Erde schlieen lassen. Vermutlich durch den Einschlag vieler Asteroiden und Kometen und anderer geologischer Prozesse wurde jedoch die damals vorhandene Kruste vollstndig zerstrt.
Die ltesten Gesteine der Erde, die auf knapp vier Milliarden Jahre datiert werden, konnten erst vor etwa 3,8 Milliarden Jahren eine zum Teil bis heute erhaltene feste Kruste bilden, nachdem vor etwa 3,9 Milliarden Jahren die Einschlagshufigkeit von Meteoriten deutlich nachgelassen hatte, wie Untersuchungen an Mondkratern besttigen. Gewhnlich wird vor diesem Zeitpunkt die chemische Evolution von den einfachsten Moleklen ber komplexere Biomolekle bis hin zu kompletten Organismen als unwahrscheinlich angesehen.

Die ltesten Fossilien sind mglicherweise 3,54 bis 3,56 Milliarden Jahre alte Stromatolithen, die in Australien und Sdafrika gefunden wurden; geochemische Isotopenanalysen zeigen sogar schon Anomalien in den ltesten Gesteinen, die ebenfalls auf Leben hindeuten. Diese Datierungen werden allerdings gegenwrtig wieder neu diskutiert, da es Hinweise darauf gibt, dass Organismen aus spteren geologischen Epochen in das ltere Gestein eingedrungen sein knnten, beziehungsweise dass die geochemischen Anomalien auch rein anorganische Ursachen haben knnten. Sollten sich die ursprnglichen Datierungen besttigen, scheint das Leben auf der Erde nahezu sofort mit dem Vorhandensein des ersten flssigen Wassers beziehungsweise der ersten Ozeane existiert zu haben. (Sauerstoffisotopenanalysen in den ltesten Zirkonen werden von einigen Wissenschaftlern allerdings so gedeutet, dass bereits zu deren Kristallisationszeit vor 4,4 Milliarden Jahren sowohl kontinentale Kruste als auch Ozeane auf der Erdoberflche existiert haben knnten.)

Eine mgliche Erklrung dieses beinahe "frhestmglichen" Nachweises von Leben ist, dass seine Entstehung ein beinahe selbstverstndlicher Prozess im Universum ist, der fast schlagartig abluft, sobald es die Umweltbedingungen zulassen - inwieweit dies hinsichtlich der Komplexitt der biologischen Molekle und Prozesse zutrifft, ist jedoch unbekannt.

Einen anderen Ansatz verfolgt die Panspermie: Sie erklrt bewusst nicht den Ursprung des Lebens selbst, der entweder nicht angesprochen wird oder der sogar nach Ansicht einiger ihrer Vertreter niemals stattgefunden hat. In letzterem Fall wird davon ausgegangen, dass das Universum kein endliches Alter besitzt und das Leben neben Raum, Zeit und Materie zu den fundamentalen Bestandteilen des Kosmos gehrt. Diese Vorstellung steht allerdings im Gegensatz zum heute allgemein anerkannten Urknall-Modell, nach dem das Universum etwa 13,7 Milliarden Jahren alt ist. Die Anhnger dieser Panspermie-Variante sind somit gezwungen, auf alternative Modelle des Kosmos wie das Steady-State-Modell auszuweichen.

Weniger extrem ist die Vorstellung, dass das Leben an einem anderen Ort im Universum entstanden sei, von wo aus es sich im Universum ausgebreitet habe und so schlielich auch auf die Erde gelangt sei. Sie hat gegenber der oben erwhnten Variante den Vorteil, nicht im Widerspruch zu etablierten kosmologischen Theorien zu stehen, bietet aber nach Ansicht ihrer Anhnger immer noch deutliche Vorteile gegenber der vorherrschenden Auffassung, die ersten Lebensformen htten sich auf der Erde gebildet, da zumindest potentiell wesentlich mehr Zeit fr die Entstehung des Lebens zur Verfgung steht.

Kritik der Panspermia-Hypothese und weltanschauliche Aspekte



Die Verfechter der Panspermie haben einen vielfltigen Hintergrund, der von serisen Wissenschaftlern, die die Panspermie zwar als sehr spekulativ aber durchaus wissenschaftlich behandelbar betrachten, ber interessierte Laien bis zu mehr pseudowissenschaftlich arbeitenden oder auch religis beeinflussten Vertretern reicht. Aus der Wissenschaft, speziell von Evolutionbiologen, kommt oft der Einwand, dass die Panspermie unwissenschaftlich sei.

Tatschlich sind viele Versionen nur schwer oder berhaupt nicht wissenschaftlich berprfbar. Auch wird bei gegenwrtigem Wissensstand kein Grund gesehen, auf Panspermie-Theorien zurckzugreifen. Die radikale Vorstellung, Leben habe immer schon existiert, gilt mehrheitlich durch das heute vorherrschende Urknall-Modell der Kosmologie mit dem darausfolgenden endlichen Alter des Universums als widerlegt. Solange die Erde der einzige bekannte Ort ist, auf dem Leben existiert, wird zudem kein Vorteil darin gesehen, den Entstehungsort an einen anderen Ort des Universums zu verlegen - im Gegenteil msste noch der Transfer zur Erde erklrt werden, wodurch Panspermie-Hypothesen komplizierter als Evolutionstheorien sind, ohne dafr mehr erklren zu knnen. Auch die Entdeckung organischen Materials in Meteoriten, Kometen oder sonstwo im Weltall ndert daran nichts, da auch dies zeigt, dass die Entstehung von organischem Material auf der Erde mit ihrer vielfltigeren Chemie erst recht mglich gewesen sein sollte, wie durch verschiedene Versuche, darunter das berhmt gewordene Urey-Miller Experiment, nachgewiesen wurde. Damit gilt auch die sogenannte Pseudo-Panspermie, das heit die Auffassung, dass nicht einfaches Leben, sondern nur die grundlegenden Lebensbausteine (organischen Vebindungen) aus dem Weltall stammen, fr die Erklrung des Ursprungs irdischen Lebens nicht als wesentlich notwendig.

In organisierter Form wird die Panspermie gegenwrtig beispielsweise von der Interstellar Panspermia Society vertreten. Diese Organisation hat es sich offiziell zur Aufgabe gemacht, wissenschaftliche Forschung speziell zur gerichteten Panspermie zu frdern und deren Durchfhrung zu ermglichen. Gleichzeitig verbreitet diese Organisation eine als "Astrobioethic" bezeichneten Ethikkatalog. Letzteres wird oft so gedeutet, dass es sich doch um mehr als nur eine Vereinigung handelt, die auergewhnliche Projekte frdern will, sondern auch um eine weltanschauliche Vereinigung – Panspermia-Gegner ben wegen der relisen Zge daher heftige Kritik an dieser Organisation. Daneben weist auch der Einfluss der Gaia-Hypothese innerhalb der Cosmic-Ancestry-Panspermie darauf hin, dass Panspermie-Weltbilder wegen ihrer Faszination zumindest potentiell sektenhafte Zge, etwa vergleichbar mit Scientology oder dem Raelismus, annehmen knnen.

Obwohl mit Lord Kelvin einer der ersten Vertreter der Panspermie einen antidarwinistischen Standpunkt vertrat, der auch religise Beweggrnde hatte, wird die Panspermie von Kreationisten gegenwrtig im Allgemeinen als weiteres naturalistisches Weltbild neben der Evolutionstheorie abgelehnt. Panspermie-Vertreter betrachten die Panspermie gewhnlich als dritten Weg zwischen Evolutiontheorie und Kreationismus. Trotzdem gibt es auch Berhrungspunkte, etwa die Ablehnung der modernen Evolutionstheorie, insbesondere der Makroevolution, unter Verwendung scheinwissenschaftlicher Argumente. So verwendet etwa Brig Klyce, ein Vertreter der "Cosmic Ancestry" genannten Form der Panspermie, den ursprnglich aus dem Kreationismus stammenden pseudowissenschaftlichen Begriff der "Irreduziblen Komplexitt", um gegen die Evolutionstheorie zu argumentieren. Auch ist durchaus denkbar, dass manche Versionen der Panspermie, wie gerade die "Cosmic Ancestry"-Version, in abgewandelter Form von Kreationisten adaptiert werden knnten.

Mit Ausnahme einiger prominenter Wissenschaftler wie Francis Crick und Fred Hoyle spielt die Panspermie in ihrer allgemeinen Form gegenwrtig nur eine sehr marginale Rolle in der Wissenschaft. Nur in Form der Transspermie wird sie durchaus in der Planetologie und der Astrobiologie seris in Betracht gezogen. Sollten auerhalb der Erde auf einem der Planeten oder Monde innerhalb des Sonnensystems Lebensformen gefunden werden, die hnlichkeiten zu irdischem Leben aufweisen, die nicht allein durch Zufall oder konvergente Evolution zu erklren sind, wrde die Transspermie allerdings neue Aktualitt gewinnen.

Science Fiction



Die Idee der Panspermie wurde in einer Reihe von Science-Fiction-Romanen aufgegriffen, besonders zu erwhnen sind hiebei Jack Finneys mehrfach verfilmte Invasion der Krperfresser und die Dragonrider-Bcher von Anne McCaffrey.

Hufig wird die Panspermie auch als fiktive Erklrung fr die meist humanoiden Auerirdischen und ihre meist erdhnlichen Heimatplaneten genutzt.

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