Letzte Aktualisierung: 15. August 2025

Der Ursprung des Lebens: Von den ersten Organismen bis zur heutigen biologischen Vielfalt

Phylogenetischer Lebensbaum, der LUCA und die drei Lebensbereiche zeigt

LUCA: Der letzte universelle gemeinsame Vorfahre

Der letzte universelle gemeinsame Vorfahre, oder LUCA (Last Universal Common Ancestor), stellt den hypothetischen Organismus dar, von dem alle gegenwärtigen Lebewesen auf der Erde abstammen. Untersuchungen legen nahe, dass LUCA vor etwa 3,5 bis 3,8 Milliarden Jahren lebte, kurz nach der Entstehung der Ozeane. Vergleichende Genomstudien identifizierten etwa 355 Gene, die wahrscheinlich in LUCA vorhanden waren.

Tabelle der Diversifizierung in drei Bereichen

Von LUCA aus diversifizierte sich das Leben in drei Hauptbereiche: Bakterien, Archaeen und Eukaryoten. Molekulare Analysen zeigen, dass Archaeen und Eukaryoten einen jüngeren gemeinsamen Vorfahren haben als Bakterien.

Tabelle vergleichender Merkmale der drei Lebensbereiche
Merkmale	Bakterien	Archaeen	Eukaryoten
Zelltyp Definiert die Grundstruktur der Zelle	Prokaryoten	Prokaryoten	Eukaryoten
Vorhandensein eines Kerns Der Kern enthält DNA in Eukaryoten	❌ Nein	❌ Nein	✅ Ja
Membranöse Organellen Ex. Mitochondrien, endoplasmatisches Retikulum	❌ Nein	❌ Nein	✅ Ja
Zellmembran Art der Lipide, aus denen die Membran besteht	Esterlipide Weniger stabil, typisch für Bakterien	Etherlipide Sehr stabil, geeignet für extreme Umgebungen	Esterlipide Wie Bakterien, aber mit Cholesterin
Zellwand Starre Struktur, die die Zelle umgibt	Peptidoglycan Bakterienspezifisches Polymer	Pseudopeptidoglycan Ähnliche Struktur, aber chemisch unterschiedlich	Zellulose, Chitin oder nicht vorhanden Variiert je nach Art des Eukaryoten
Ribosomen Proteinsynthesestandorte	70er Jahre Klein, typisch für Prokaryoten	70er Jahre Ähnlich wie Bakterien, aber mit subtilen Unterschieden	80er Jahre Größer, spezifisch für Eukaryoten
Intronische Gene Vorhandensein von Introns in Genen	❌ Selten Kompaktes Genom	✅ Manchmal Ähnlichkeiten mit Eukaryoten	✅ Häufig Introns sind in den meisten Genen vorhanden
Genetische Organisation Form der DNA in der Zelle	Zirkuläre DNA	Zirkuläre DNA	Lineare DNA
Reproduktion Art der Zellvermehrung	Asexuell Durch binäre Spaltung oder Spaltung	Asexuell Oft durch Spaltung	Sexuell oder asexuell Meiose, Mitose oder einfache Teilung
Lebenswelten Natürlicher Lebensraum	Überall Boden, Wasser, lebende Organismen	Extreme Umgebungen Heiße, salzhaltige, saure Quellen	Abwechslungsreiche Umgebungen Land, Wasser, Luft
Beispiele Vertretungsorgane	Escherichia coli, Streptokokken	Halobacterium, Methanopyrus	Menschen, Pflanzen, Pilze

Die komplexe Evolution der Eukaryoten

Das Auftauchen eukaryotischer Zellen markiert einen der größten Wendepunkte in der Geschichte des Lebens. Im Gegensatz zu prokaryotischen Zellen (Bakterien und Archaeen) verfügen Eukaryoten über einen Zellkern, spezialisierte Organellen (wie Mitochondrien) und eine hochentwickelte Zellorganisation. Diese Komplexität ermöglichte die Entstehung von Pflanzen, Tieren, Pilzen und damit allen mehrzelligen Lebewesen.

Ursprünge und Vorfahren

Eukaryoten entstehen wahrscheinlich aus einer Endosymbiose zwischen einem Archaeen und einem Bakterium, wodurch Mitochondrien entstehen. Diese Symbiose ermöglichte die Entwicklung komplexerer und größerer Zellen.

LECA (Letzter gemeinsamer Vorfahre der Eukaryoten): Dieser letzte Vorfahre hatte bereits Mitochondrien, einen Zellkern und ein Zytoskelett.
Archaea Asgard: Kürzlich entdeckt, gelten sie als die nächsten Verwandten der Eukaryoten. Sie haben ähnliche Gene wie moderne Eukaryoten.
Endosymbiose: Theorie, nach der eine Ahnenzelle ein Bakterium aufnahm, das dann zu einem Mitochondrium wurde. Dieser Prozess wäre entscheidend für die Evolution der Eukaryoten gewesen

Die molekulare Uhr und Datierung

Definition und Ursprung des Konzepts

L'molekulare Uhrist eine Hypothese, dass sich genetische Mutationen im Laufe der Zeit mit relativ konstanter Geschwindigkeit im Genom ansammeln. Dieses in den 1960er Jahren vorgeschlagene Konzept vonZuckerkandlUndPauling, ermöglicht es IhnenDatierung der Divergenz zwischen Artendurch Vergleich ihrer DNA- oder Proteinsequenzen.

Hinweis: :
Je unterschiedlicher die genetischen Sequenzen zweier Arten sind, desto älter ist ihr gemeinsamer Vorfahre und umgekehrt.

Funktionsprinzip

Ständige Mutation:Veränderungen in biologischen Makromolekülen (DNA, Proteine) treten mit mittlerer Häufigkeit auf.
Vergleich der Sequenzen:Wir messen die Anzahl der Unterschiede zwischen zwei Arten.
Paläontologische Kalibrierung:Wir bringen diese Unterschiede mit aus Fossilien bekannten Daten in Verbindung.

Anwendungen

Datierung der Divergenz zwischen Arten:Zum Beispiel die Schätzung, wann Menschen und Schimpansen auseinander gingen.
Rekonstruktion des Lebensbaumes:Bietet ein besseres Verständnis sich entwickelnder Beziehungen.
Ergänzung zu Fossilien:Nützlich, wenn der Fossilienbestand unvollständig ist.

Einschränkungen und Vorsichtsmaßnahmen

Die Mutationsrate ist nicht immer konstant, sie kann je nach Art, Gen oder Umgebung variieren.
Die Kalibrierung hängt von der Qualität der verfügbaren Fossiliendaten ab.
Molekulare Uhren sind über lange Zeiträume zuverlässiger als in jüngster Zeit.

Quelle :Naturmikrobiologie – Die Natur des letzten universellen gemeinsamen VorfahrenUndWissenschaft – Asgard-Archaeen beleuchten den Ursprung der eukaryotischen Zellkomplexität.