scieee Science in your language
[en] (orig)

Die Theorie der Vorläuferzelle LUCA

Abstract

Dieses Arbeitspapier bietet eine kurze Einführung zum letzten gemeinsamen Vorfahren aller Lebewesen (Last Universal Common Ancestor LUCA) und die potenziellen Auswirkungen auf die Biosicherheit. LUCA ist der hypothetische Vorfahre aller modernen Zellen, d.h. der Archaeen, Prokaryoten und Eukaryoten (die gemeinsamen Vorfahren von Bakterien, Tieren, Pilzen und Pflanzen). Die Eigenschaften und der Existenzzeitraum von LUCA sind relevant für die Vergangenheit, also den Ursprung des Lebens, aber auch für die Zukunft, d.h. der Frage, ob die Erzeugung vollständig synthetischen Lebens möglich sein könnte – ein potentielles Problem der Biosicherheit. Derzeit können alle modifizierten und synthetischen Organismen, einschließlich synthetischer Viren, nur in bereits lebenden Umgebungen erzeugt werden (nur Leben kann anderes Leben erzeugen), d.h. es besteht eine klare Grenze zwischen toter und lebende Materie. In diesem Jahrzehnt hat die LUCA-Forschung durch die Nutzung schnell wachsender Genomdatenbanken und verbesserter Analysemethoden (computergestützte molekulare Uhr der Genentwicklung in Kombination mit Erkenntnissen aus Mikrofossilien) erhebliche Fortschritte erzielt. Die allgemein anerkannte Theorie besagt, dass das Leben mit Wechselwirkungen zwischen Ribonukleinsäure (RNA) und Aminosäuren begann, die Komplexe für die Replikation in einer Membran bildeten – einer physikalischen Grenze zwischen Zelle und Umwelt. Dies wird auch als „RNA-Welt“ bezeichnet. Später wurde Desoxyribonukleinsäure (DNA) integriert. Frühe Eukaryoten integrierten Alphaproteobakterien in eine permanente Symbiose (heute als Mitochondrien in Tieren und Chloroplasten in Pflanzen), was den Stoffwechsel steigerte und die Entwicklung vielzelliger Organismen ermöglichte. Eine Berechnung der Mutationsraten im Dezember 2025 ergab jedoch, dass der letzte gemeinsame Vorfahre (LUCA) schon kurz nach der Entstehung von Erde und Mond existiert haben könnte, die durch die Kollision zweier Protoplaneten vor 4,5 Milliarden Jahren verursacht wurde. Einige Forscher fanden Hinweise darauf, dass LUCA bereits ein recht komplexer Organismus mit einem frühen Immunsystem gegen Viren war. Da LUCA jedoch die letzte und nicht die erste Zelle ist, muss für das Auftreten des ersten gemeinsamen Vorfahren aller Lebewesen, dem first universal common ancestor FUCA, zusätzliche Zeit hinzugerechnet werden. Berücksichtigt man diese Zeit, bleibt (abhängig von der Berechnung der Mutationsrate) seit der Entstehung von Erde und Mond nur noch sehr wenig bis gar keine Zeit mehr übrig. Experimente auf der Internationalen Raumstation ISS zeigten im Jahr 2025, dass Archaeen, Pilze und Bakterien die Langzeitexposition im Weltraum überlebt haben. Sogar der von der Oberfläche der ISS gesammelte Weltraumstaub enthielt biologische Objekte. Darüber hinaus wurde gezeigt, dass die nicht-enzymatische Synthese von Peptiden im Weltraum möglich ist. Eine Studie aus dem Jahr 2025 fand Bakterien in den Reinräumen der NASA für die Raumfahrzeugmontage trotz extremer Bedingungen; eine andere Studie zeigte, dass sich Bakterien und ihre Viren durch Koevolution an die Mikrogravitation anpassen können. Diese Ergebnisse lassen vermuten, dass Biomoleküle, z.B. von Asteroiden, die frühen Phasen des Lebens auf der jungen Erde, die noch nicht von einer dichten Atmosphäre geschützt war, ermöglicht und beschleunigt haben könnten. Experimente zur Erzeugung synthetischer Zellen wurden mit Mycoplasma mycoides durchgeführt, die zu Zellen mit minimalem Genom entwickelt wurden – Zellen mit dem kleinstmöglichen Genom, das autonomes Leben und Replikation ermöglicht. Diese Experimente zeigten, dass die Replikation unterhalb einer bestimmten Komplexität nahezu vollständig zum Erliegen kam; es konnten also keine Hinweise auf eine hypothetische, vereinfachte Zellreplikation in einer RNA-Welt gefunden werden. Die rasanten Fortschritte der Künstlichen Intelligenz (KI) in der Genomanalyse und der Entwicklung natürlicher und künstlicher Proteine sowie die Fähigkeit, sehr große Genomdatensätze zu analysieren, könnten jedoch einen plötzlichen Durchbruch in der LUCA-Debatte bewirken – sowohl für das Verständnis des Ursprungs des Lebens als auch für die vollständige Synthese lebender Zellen, die durch Infektion, Kontamination oder Missbrauch erhebliche Biosicherheitsrisiken bergen könnte.

Read accessible full text

Die Theorie der Vorläuferzelle LUCA

Author: Saalbach, Klaus
Year: 2026
DOI: 10.48693/826
Source: https://osnadocs.ub.uni-osnabrueck.de/bitstream/ds-2026020114045/1/Theorie_LUCA_2026_Saalbach.pdf
Theo ie_LUCA 1
Apl. P o . D . D . K. Saalbach
Geos a egy and Geopoli ics
Depa men 1
49069 Osnab ueck
Die Theo ie de Vo läu e zelle LUCA
02.02.2026
Zusammen assung
Dieses A bei spapie bie e eine ku ze Ein üh ung zum le z en gemeinsamen Vo ah en alle
Lebewesen (Las Uni e sal Common Ances o LUCA) und die po enziellen Auswi kungen au die
Biosiche hei . LUCA is de hypo he ische Vo ah e alle mode nen Zellen, d.h. de A chaeen,
P oka yo en und Euka yo en (die gemeinsamen Vo ah en on Bak e ien, Tie en, Pilzen und
P lanzen). Die Eigenscha en und de Exis enzzei aum on LUCA sind ele an ü die Ve gangenhei ,
also den U sp ung des Lebens, abe auch ü die Zukun , d.h. de F age, ob die E zeugung
olls ändig syn he ischen Lebens möglich sein könn e – ein po en ielles P oblem de Biosiche hei .
De zei können alle modi izie en und syn he ischen O ganismen, einschließlich syn he ische Vi en,
nu in be ei s lebenden Umgebungen e zeug we den (nu Leben kann ande es Leben e zeugen), d.h.
es bes eh eine kla e G enze zwischen o e und lebende Ma e ie. In diesem Jah zehn ha die LUCA-
Fo schung du ch die Nu zung schnell wachsende Genomda enbanken und e besse e
Analyseme hoden (compu e ges ü z e molekula e Uh de Genen wicklung in Kombina ion mi
E kenn nissen aus Mik o ossilien) e hebliche Fo sch i e e ziel . Die allgemein ane kann e Theo ie
besag , dass das Leben mi Wechselwi kungen zwischen Ribonukleinsäu e (RNA) und Aminosäu en
begann, die Komplexe ü die Replika ion in eine Memb an bilde en – eine physikalischen G enze
zwischen Zelle und Umwel . Dies wi d auch als „RNA-Wel “ bezeichne . Spä e wu de
Desoxy ibonukleinsäu e (DNA) in eg ie . F ühe Euka yo en in eg ie en Alphap o eobak e ien in eine
pe manen e Symbiose (heu e als Mi ochond ien in Tie en und Chlo oplas en in P lanzen), was den
S o wechsel s eige e und die En wicklung ielzellige O ganismen e möglich e. Eine Be echnung de
Mu a ions a en im Dezembe 2025 e gab jedoch, dass de le z e gemeinsame Vo ah e (LUCA) schon
ku z nach de En s ehung on E de und Mond exis ie haben könn e, die du ch die Kollision zweie
P o oplane en o 4,5 Millia den Jah en e u sach wu de. Einige Fo sche anden Hinweise da au ,
dass LUCA be ei s ein ech komplexe O ganismus mi einem ühen Immunsys em gegen Vi en wa .
Da LUCA jedoch die le z e und nich die e s e Zelle is , muss ü das Au e en des e s en
gemeinsamen Vo ah en alle Lebewesen, dem i s uni e sal common ances o FUCA, zusä zliche
Zei hinzuge echne we den. Be ücksich ig man diese Zei , bleib (abhängig on de Be echnung de
Mu a ions a e) sei de En s ehung on E de und Mond nu noch seh wenig bis ga keine Zei meh
üb ig.
Expe imen e au de In e na ionalen Raums a ion ISS zeig en im Jah 2025, dass A chaeen, Pilze und
Bak e ien die Langzei exposi ion im Wel aum übe leb haben. Soga de on de Obe läche de ISS
gesammel e Wel aums aub en hiel biologische Objek e. Da übe hinaus wu de gezeig , dass die
nich -enzyma ische Syn hese on Pep iden im Wel aum möglich is . Eine S udie aus dem Jah 2025
and Bak e ien in den Rein äumen de NASA ü die Raum ah zeugmon age o z ex eme
Bedingungen; eine ande e S udie zeig e, dass sich Bak e ien und ih e Vi en du ch Koe olu ion an die
Mik og a i a ion anpassen können. Diese E gebnisse lassen e mu en, dass Biomoleküle, z.B. on
As e oiden, die ühen Phasen des Lebens au de jungen E de, die noch nich on eine dich en
A mosphä e geschü z wa , e möglich und beschleunig haben könn en.
Expe imen e zu E zeugung syn he ische Zellen wu den mi Mycoplasma mycoides du chge üh , die
zu Zellen mi minimalem Genom en wickel wu den – Zellen mi dem kleins möglichen Genom, das
au onomes Leben und Replika ion e möglich . Diese Expe imen e zeig en, dass die Replika ion
un e halb eine bes imm en Komplexi ä nahezu olls ändig zum E liegen kam; es konn en also keine
Hinweise au eine hypo he ische, e ein ach e Zell eplika ion in eine RNA-Wel ge unden we den. Die
asan en Fo sch i e de Küns lichen In elligenz (KI) in de Genomanalyse und de En wicklung
na ü liche und küns liche P o eine sowie die Fähigkei , seh g oße Genomda ensä ze zu analysie en,
könn en jedoch einen plö zlichen Du chb uch in de LUCA-Deba e bewi ken – sowohl ü das
Ve s ändnis des U sp ungs des Lebens als auch ü die olls ändige Syn hese lebende Zellen, die
du ch In ek ion, Kon amina ion ode Missb auch e hebliche Biosiche hei s isiken be gen könn e.
Theo ie_LUCA 2
Inhal
1 The LUCA Theo ie ................................................................................................................................. 3
1.1 Einlei ung ....................................................................................................................................... 3
1.2 Das LUCA-Konzep ......................................................................................................................... 3
1.2.1 Die ühe E de ......................................................................................................................... 3
1.2.2 FUCA und LUCA ...................................................................................................................... 4
1.2.3 Jüngs e E kenn nisse .............................................................................................................. 5
1.3 Zellen mi minimalem Genom ....................................................................................................... 6
1.4 E kenn nisse de Wel aum o schung .......................................................................................... 6
1.5 Po enzielle Auswi kungen küns liche In elligenz ......................................................................... 7
2 Zusammen assung ................................................................................................................................ 8
3 Li e a u quellen .................................................................................................................................... 9
Theo ie_LUCA 3
1 The LUCA Theo ie
1.1 Einlei ung
Dieses A bei spapie bie e eine ku ze Ein üh ung zum le z en gemeinsamen Vo ah en alle
Lebewesen (Las Uni e sal Common Ances o LUCA) und die po enziellen Auswi kungen
au die Biosiche hei . LUCA is de hypo he ische Vo ah e alle mode nen Zellen, d.h. de
A chaeen, P oka yo en und Euka yo en (die gemeinsamen Vo ah en on Bak e ien, Tie en,
Pilzen und P lanzen). Die Eigenscha en und de Exis enzzei aum on LUCA sind ele an
ü die Ve gangenhei , also den U sp ung des Lebens, abe auch ü die Zukun , d.h. de
F age, ob die E zeugung olls ändig syn he ischen Lebens möglich sein könn e – ein
po en ielles P oblem de Biosiche hei . De zei können alle modi izie en und syn he ischen
O ganismen, einschließlich syn he ische Vi en, nu in be ei s lebenden Umgebungen e zeug
we den (nu Leben kann ande es Leben e zeugen), d.h. es gib eine kla e G enze zwischen
o em und lebendem Ma e ial.
In diesem Jah zehn e ziel e die LUCA-Fo schung du ch die Nu zung schnell wachsende
Genomda enbanken und e besse e Analyseme hoden e hebliche Fo sch i e.
Wäh end eine S udie on Delaye e al. aus dem Jah 2005 au 20 Genomen basie e
1
, konn e
eine Analyse on Tobiasson e al. aus dem Jah 2026 die p ok2311-Da enbank des Na ional
Cen e o Bio echnology In o ma ion (NCBI) GenBank mi 75 Millionen p oka yo ischen
P o einsequenzen aus 47.545 olls ändigen p oka yo ischen Genomen sowie EukP o .3 mi
30 Millionen euka yo ischen Sequenzen aus 993 A en nu zen
2
.
U sp ünglich basie e die Suche nach po enziellen LUCA-Genen und die Al e sbe echnung
au de Suche nach gemeinsamen Genen de Haup linien des Lebens – A chaeen, P oka yo en
und Euka yo en. In de S udie on Moody e al. 2024 be echne en Fo sche die
Wah scheinlichkei , dass ein bes imm es Gen o handen is , indem sie das Au e en on
Genen und A en (Gens ammbäume mi A ens ammbäumen) e glichen und den Ein luss
häu ige Mu a ionen be ücksich ig en, um eine Wah scheinlichkei ü jedes Gen zu e hal en,
Teil on LUCA zu sein
3
. Dies üh e zu 399 Gen amilien, die unge äh 2451 bis 2855
P o eine kodie en
4
.
Des Wei e en wu de das Al e mi hil e eine molekula en Uh geschä z , bei de die
Mu a ions a e geschä z und anschließend die Anzahl de Mu a ionen gezähl wi d, um die
e s ichene Zei zu bes immen
5
. Zusä zlich wu de die Uh jedoch mi Mik o ossilien als den
ühes en po enziellen Spu en biologischen Lebens au de E de abgeglichen, um die
Be echnung mi geologischen Beweisen in Einklang zu b ingen
6
.
1.2 Das LUCA-Konzep
1.2.1 Die ühe E de
Das Sonnensys em en s and du ch die Bildung kleine P o oplane en aus S aub un e dem
Ein luss de Schwe k a . Vo e wa 4.510 ± 10 Millionen Jah en kollidie en zwei
P o oplane en: die P o o-E de Tellus mi einem ma sähnlichen Objek namens Theia
7
. Diese
These wi d du ch geologische Funde au E de und Mond ges ü z , die du ch diese Kollision
en s anden sind. Geologische Mine al unde deu en da au hin, dass die E de e wa 100 bis 200
1
gl. Delaye e al. 2024
2
gl. Tobiasson e al. 2026
3
gl. Lambe 2024
4
gl. Goldman/Bece a 2024
5
gl. S a 2024
6
gl. Moody e al. 2024, Neukamm 2024
7
gl. Moody e al. 2024
Theo ie_LUCA 4
Millionen Jah e
8
spä e zu eine kon inen alen K us e mi Ozeanen abkühl e was bedeu e ,
dass Leben zu diese Zei heo e isch möglich gewesen wä e
9
. Das Hadaikum, das e s e
Zei al e , daue e bis o 4 Millia den Jah en, ge olg om A chaikum.
Es wu de a gumen ie , dass Leben das Hadaikum au g und des hypo he ischen spä en
schwe en Bomba demen s (La e Hea y Bomba dmen LHB) o e wa 3,7 bis 3,9 Millia den
Jah en du ch As e oiden und Himmelskö pe aus de Tellus-Theia-Kollision nich übe leben
konn e
10
. De genaue Zei punk des LHB is jedoch unbekann .
1.2.2 FUCA und LUCA
Die allgemein ane kann e Theo ie besag , dass das Leben mi Wechselwi kungen zwischen
Ribonukleinsäu e (RNA) und Aminosäu en begann, die Komplexe ü die Replika ion in
eine Memb an bilde en – eine physikalischen G enze zwischen Zelle und Umwel . Dies
wi d auch als „RNA-Wel “ bezeichne .
In den 1980e Jah en wu den die ka aly ischen Eigenscha en on RNA en deck , was zu
Hypo hese eine RNA-Wel üh e
11
. In diese Wel begannen RNA-basie e Enzyme
(Ribozyme) Aminosäu en zu binden, was zu Bildung on RNA-P o ein-Komplexen und de
Fähigkei zu Replika ion üh e. Bis heu e syn he isie en alle Zellen P o eine mi hil e on
Ribosomen (RNA-P o ein-Komplexen), was da au hindeu en könn e, dass de e s e
gemeinsame Vo ah e alle Lebewesen ( i s uni e sal common ances o FUCA) mi eine A
Ribosom mi einem ühen Pep idyl ans e asezen um (Pep idyl T ans e ase Cen e PTC)
begann, das Aminosäu en zu Pep iden und P o einke en e binde
12
. Obwohl dies
wah scheinlich, abe hypo he isch is , gib es zunehmend Hinweise da au , dass zumindes de
le z e gemeinsame Vo ah e alle Lebewesen (LUCA) be ei s Ribosomen besaß
13
.
Einige Punk e müssen be ücksich ig we den:
Mögliche weise gab es nich nu eine FUCA-Zelle; LUCA könn e auch du ch ho izon alen
Gen ans e zwischen ühen Lebens o men en s anden sein
14
. Es is auße dem
unwah scheinlich, dass FUCA und LUCA isolie exis ie en. LUCA wa e mu lich Teil
eines g öße en Ökosys ems, is abe die einzige Zelle, de en Nachkommen bis heu e übe leb
haben, wäh end ande e Lebens o men auss a ben.
Wann und wie Vi en en s anden sind, is unbekann . Die plausibels e Hypo hese besag , dass
Vi en als Abspal ungen seh ühe Lebens o men en s anden und sei dem in eine
o wäh enden Koe olu ion mi ih en Wi szellen exis ie en. Es wu de spekulie , dass
Re o i en dann DNA in ühe Zellen eingeschleus haben könn en, wodu ch die RNA-Wel
in eine DNA-Wel umgewandel wu de. DNA besi z den e olu ionä en Vo eil eine höhe en
S abili ä gegenübe RNA.
Die E gebnisse on Moody e al. (2024), dass LUCA be ei s übe ein CRISPR/Cas (Clus e ed
Regula ly In e spaced Sho Palind omic Repea s/CRISPR-assoziie es P o ein)-Sys em zu
E kennung und En e nung i ale Sequenzen zu e ügen schien, s ü zen die Theo ie, dass
Vi en o LUCA en s anden sind.
Das LUCA-Genom e deu lich die Bedeu ung on Ribosomen, d.h. Nukleinsäu e (RNA)-
P o ein-Komplexen, die den S o wechsel an eiben und die Ve bindung zwischen Genen und
8
gl. Goldman/Bece a 2024, Lambe 2024
9
gl. Goldman/Bece a 2024
10
gl. Moody e al. 2024
11
gl. P osdocimi e al. 2019
12
gl. P osdocimi e al. 2019
13
gl. Moody e al. 2024
14
gl. McClellan 2013, Delaye e al. 2024
Theo ie_LUCA 5
P o einsyn hese he s ellen. Gleichzei ig wu de gezeig , dass auch heu e noch phospho eiche
Seen exis ie en, die ideale Bedingungen ü die En s ehung solche Zellen bie en wü den
15
.
1976 analysie e de Fo sche Woese ibosomale Un e einhei en und en deck e die A chaeen
als eigens ändige G uppe
16
. Nach jah zehn elange Diskussion meh en sich inzwischen die
Hinweise aus Genomda enbankanalysen da au , dass sich aus dem le z en gemeinsamen
Vo ah en (LUCA) ühe Bak e ien und A chaeen en wickel en und dass Euka yo en aus de
Asga d-Un e g uppe de A chaeen he o gingen
17
. Diese Un e g uppe in eg ie e
Alphap o eobak e ien in eine pe manen e Symbiose (heu e als Mi ochond ien in Tie en,
Chlo oplas en in P lanzen),
18
wodu ch de S o wechsel ges eige und die En wicklung
ielzellige O ganismen e möglich wu de
19
.
Abbildung 1 bie e eine e ein ach e Zusammen assung de ak uellen Theo ien.
1.2.3 Jüngs e E kenn nisse
Eine Be echnung de Mu a ions a en im Dezembe 2025 e gab jedoch, dass LUCA ku z nach
de En s ehung on E de und Mond exis ie haben könn e, die du ch die Kollision zweie
P o oplane en o 4,5 Millia den Jah en e u sach wu de.
Moody e al. (2024) schä z en das Al e on LUCA au e wa 4,2 Millia den Jah e (Ga), mi
einem 95%-Kon idenzin e all on 4,09 bis 4,33 Ga.
20
Da übe hinaus anden sie Hinweise
da au , dass LUCA be ei s ein ech komplexe O ganismus mi einem ühen Immunsys em
gegen Vi en wa . Die geschä z e G öße des LUCA-Genoms mi 399 Gen amilien, die e wa
2451 bis 2855 P o eine kodie en, deu e au einen O ganismus mi eine ähnlichen
Komplexi ä wie Bak e ien hin. In eine neuen Analyse om Dezembe 2025 e echne en Kay
e al. einen noch ühe en Zei punk ü LUCA (4,50 Ga, mi einem Kon idenzin e all on
4,43 bis 4,52 Ga), was unmi elba nach de P o o-Plane en-Kollision liegen wü de
21
.
15
gl. Uni e si y o Washing on 2019
16
gl. P osdocimi e al. 2019
17
gl. Tobiasson e al. 2026
18
gl. Kay e al. 2025
19
gl. Tobiasson e al. 2026 gehen da on aus, dass diese P ozess du ch zahl eiche, abe spo adische ho izon ale
Genübe agungen on ande en Bak e ien sowohl o als auch nach de Endosymbiose un e s ü z wu de..
20
gl. Moody e al. 2024, Lambe 2024 In den LUCA-Publika ionen is es üblich, Giga (Ga) ans elle on
Millia den zu e wenden.
21
gl. Kay e al. 2025, Figu e 1

Theo ie_LUCA 6
Da LUCA jedoch die le z e und nich die e s e Zelle is , muss zusä zliche Zei ü das
Au e en des e s en gemeinsamen Vo ah en alle Zelle n, dem i s uni e sal common
ances o FUCA, hinzuge echne we den. Nach diese Hinzu echnung bleib jedoch (abhängig
on de Be echnung de Mu a ions a e) nu noch seh wenig bis ga keine Zei sei de
En s ehung on E de und Mond üb ig.
1.3 Zellen mi minimalem Genom
Expe imen e zu E zeugung syn he ische Zellen wu den mi Mycoplasma mycoides
du chge üh , die zu Zellen mi minimalem Genom en wickel wu den – mi dem
kleins möglichen Genom, das au onomes Leben und Replika ion e möglich . Diese
Expe imen e zeig en jedoch, dass die Replika ion un e halb eine bes imm en Komplexi ä
nahezu olls ändig zum E liegen kam. Es konn en also keine Hinweise au eine
hypo he ische, e ein ach e Zell eplika ion in eine RNA-Wel ge unden we den.
Sei 2010 a bei e en C aig Ven e und sein Team an de En wicklung eine Zelle mi
minimalem Genom (die e s e hieß JCVI-syn1.0 ode „Syn hia“ und um ass e 901 Gene)
22
.
Mykoplasmen wa en de kleins e bekann e au onome Zell yp und wu den dahe sei 1984 als
Modello ganismus e wende . 2016 wu de eine neue Zelle, JCVI-syn3.0, e zeug , indem das
Genom on Mycoplasma cap icolum du ch das Genom on Mycoplasma mycoides
23
e se z
und nich essen ielle Desoxy ibonukleinsäu e (DNA) en e n wu de. Sie besaß nu 473 Gene,
abe die Funk ion on 149 Genen wa noch unbekann
24
. Nachdem es ges ell wu de, dass ein
ge ing ügig g öße es Genom zu e besse em Zellwachs um üh , wu de 2019 eine
modi izie e Minimalzelle en wickel , die es e möglich e, die Anzahl de Gene mi
unbekann e Funk ion au 30 zu eduzie en
25
. Im Jah 2021 wu de mi els e e se Gene ik
e mi el , dass sieben Gene ü die no male Zell eilung de Minimalzelle no wendig sind. Die
Hinzu ügung diese sieben Gene zu neuen JCVI-Syn3A üh e zu eine no malen
Mo phologie, wäh end JCVI-Syn3.0 pleomo ph wa und eine nied ige Replika ions a e
au wies
26
.
Eine S udie aus dem Jah 2024 zeig e, dass Mycoplasma mycoides und die da aus abgelei e e
Minimalzelle (JCVI-Syn3A) mi eine seh ein achen Memb an exis ie en können, die aus
einem Zweikomponen en-Lipidom bes eh
27
.
Diese E gebnisse deu en nich da au hin, dass die RNA-Wel -Hypo hese alsch is , sonde n
ielmeh da au , dass die Replika ion mi DNA eine gewisse Komplexi ä e o de und kein
Weg zu eine e ein ach en Replika ion in de hypo he ischen RNA-Wel ge unden we den
konn e.
T o z de Fo schung an küns lichen und syn he ischen Zellen konn en alle modi izie en und
syn he ischen O ganismen, einschließlich syn he ische Vi en, nu in be ei s lebenden
Umgebungen e zeug we den (nu Leben kann ande es Leben he o b ingen), d.h. es bes eh
eine kla e G enze zwischen o e und lebende Ma e ie.
1.4 E kenn nisse de Wel aum o schung
Im Jah 2025 zeig en Expe imen e au de In e na ionalen Raums a ion ISS, dass A chaeen,
Pilze und Bak e ien die Langzei exposi ion im o enen Wel aum übe leb en. Das Expe imen
„Tes “ zeig e, dass nach zweijäh ige Exposi ion im o enen Wel aum spo enbildende
22
gl. Wang/Zhang 2019
23
Wei e e Un e suchungen wi den mi Mycoplasma pulmonis, Mycoplasma pnemoniae und Mycoplasma
geni alium du chge üh , siehe Glass e al. 2017
24
gl. Danchin/Fang 2016
25
gl. Lachance e al. 2019
26
gl. Pelle ie e al. 2021
27
gl. Jus ice e al. 2024
Theo ie_LUCA 7
Bak e ien de A Bacillus sub ilis, Pilze de A Au eobasidium pullulans und A chaeen de
A Me hanosa cina mazei S-6T, die au Wa e gebe e wu den, in eduzie e Anzahl
übe leb en
28
. Die Dehyd a a ion und pa ielle Lyophilisie ung im Wel aum akuum könn en
zum Übe leben beige agen haben
29
. Selbs de on de Obe läche de ISS gesammel e
Wel aums aub en hiel biologische Objek e
30
. „Tes “ wa die e s e Langzei exposi ion im
Wel aum, bei de alle O ganismen olls ändig exponie wu den, wäh end ande e
Expe imen e („Exposu eE“, „Exposu e-R“, „Bio isk“, „Tanpopo“) nu Teilaspek e de
Wel aumexposi ion un e such en
31
. Auch inne halb de ISS wu den Un e suchungen
du chge üh . Es wu de das Bak e ium E. bugandensis ge unden, das sich on e es ischen
Va ian en un e scheide und du ch Ve ände ung des An ibio ika-Zielmoleküls, An ibio ika-
E lux, e inge e Pe meabili ä ü An ibio ika und An ibio ika-Inak i ie ung hoch esis en
gegen An ibio ika is
32
.
Da übe hinaus wu de gezeig , dass die nich -enzyma ische Syn hese on Pep iden im
Wel aum möglich is
33
. Eine S udie aus dem Jah 2025 and Bak e ien in ul as e ilen
Rein äumen de NASA, in denen Raum ah zeuge mon ie we den, o z ex eme
Bedingungen
34
; eine wei e e S udie zeig e, dass sich Bak e ien und ih e Vi en du ch Ko-
E olu ion an die Mik og a i a ion anpassen können
35
.
Diese E kenn nisse deu en da au hin, dass Biomoleküle, beispielsweise on As e oiden, die
ühen Phasen des Lebens au de jungen E de, die noch nich on eine dich en A mosphä e
geschü z wa , e möglich und beschleunig haben könn en.
1.5 Po enzielle Auswi kungen küns liche In elligenz
Die asan en Fo sch i e de küns lichen In elligenz (KI) in de Genomanalyse und de
En wicklung na ü liche und küns liche P o eine sowie die Fähigkei , seh g oße
Genomda ensä ze zu analysie en, könn en einen plö zlichen Du chb uch in de LUCA-
Deba e bewi ken – sowohl ü das Ve s ändnis des U sp ungs des Lebens als auch ü die
olls ändige Syn hese lebende Zellen.
Dies könn e e hebliche Siche hei s isiken be gen, da diese Zellen In ek ionen auslösen ode
Ökosys eme kon aminie en könn en. Auch das Missb auchs isiko is be äch lich.
Be ei s o handene KI-ges ü z e biologische Tools wu den inzwischen ak ualisie , wie de
o sch i liche P o eins uk u analysa o AlphaFold-3 und das Cha GPT-ähnliche KI-Sys em
E o2. AlphaFold-3 kann die S uk u on Komplexen aus P o einen, Nukleinsäu en, kleinen
Molekülen, Ionen und modi izie en Molekül es en o he sagen
36
. Technologien wie
AlphaFold könn en ü die En wicklung on K ankhei se ege n um unk ionie we den
37
.
E o2 wu de mi 9,3 Billionen DNA-Basenpaa en ainie und a bei e mi 40 Millia den
Pa ame e n, um die unk ionellen Auswi kungen gene ische Va ia ionen on
nich kodie enden pa hogenen Mu a ionen bis hin zu klinisch bedeu samen Gen a ian en
o he zusagen. Da übe hinaus gene ie E o2 mi ochond iale, p oka yo ische und
28
gl. Deshe aya e al. 2024
29
gl. Deshe aya e al. 2024
30
gl. Deshe aya e al. 2024
31
gl. Deshe aya e al. 2024
32
gl. Caldwell 2024, Sengup a e al. 2024
33
gl. Baum 2026, Hopkinson e al. 2026
34
gl. Amazouz 2025, Schul z e al. 2025
35
gl. Huss e al. 2026
36
gl. Ab amson e al. 2024
37
gl. Haley/Bu ell 2025
Theo ie_LUCA 8
euka yo ische Sequenzen im Genommaßs ab
38
. E o2 is ein Sch i in Rich ung de
En wicklung öllig neue Genome
39
.
2 Zusammen assung
Dieses A bei spapie gab eine ku ze Ein üh ung zum le z en gemeinsamen Vo ah en alle
Lebewesen (Las Uni e sal Common Ances o LUCA) und die po enziellen Auswi kungen
au die Biosiche hei . LUCA is de hypo he ische Vo ah e alle mode nen Zellen, d.h. de
A chaeen, P oka yo en und Euka yo en (die gemeinsamen Vo ah en on Bak e ien, Tie en,
Pilzen und P lanzen). In diesem Jah zehn ha die LUCA-Fo schung du ch die Nu zung
schnell wachsende Genomda enbanken und e besse e Analyseme hoden e hebliche
Fo sch i e e ziel . Die allgemein ane kann e Theo ie besag , dass das Leben mi
Wechselwi kungen zwischen Ribonukleinsäu e (RNA) und Aminosäu en begann, die
Komplexe ü die Replika ion in eine Memb an bilde en – eine physikalischen G enze
zwischen Zelle und Umwel . Dies wi d auch als „RNA-Wel “ bezeichne . Spä e wu de
Desoxy ibonukleinsäu e (DNA) in eg ie .
F ühe Euka yo en in eg ie en Alphap o eobak e ien in eine pe manen e Symbiose (heu e als
Mi ochond ien in Tie en und Chlo oplas en in P lanzen), was den S o wechsel s eige e und
die En wicklung ielzellige O ganismen e möglich e. Eine Be echnung de Mu a ions a en
im Dezembe 2025 e gab jedoch, dass de le z e gemeinsame Vo ah e (LUCA) schon ku z
nach de En s ehung on E de und Mond exis ie haben könn e, die du ch die Kollision
zweie P o oplane en o 4,5 Millia den Jah en e u sach wu de.
Einige Fo sche anden Hinweise da au , dass LUCA be ei s ein ech komplexe O ganismus
mi einem ühen Immunsys em gegen Vi en wa . Da LUCA jedoch die le z e und nich die
e s e Zelle is , muss ü das Au e en des e s en gemeinsamen Vo ah en alle Lebewesen,
dem i s uni e sal common ances o FUCA, zusä zliche Zei hinzuge echne we den.
Be ücksich ig man diese Zei , bleib (abhängig on de Be echnung de Mu a ions a e) sei
de En s ehung on E de und Mond nu noch seh wenig bis ga keine Zei meh üb ig.
Expe imen e au de In e na ionalen Raums a ion ISS zeig en im Jah 2025, dass A chaeen,
Pilze und Bak e ien die Langzei exposi ion im Wel aum übe leb haben. Soga de on de
Obe läche de ISS gesammel e Wel aums aub en hiel biologische Objek e. Da übe hinaus
wu de gezeig , dass die nich -enzyma ische Syn hese on Pep iden im Wel aum möglich is .
Eine S udie aus dem Jah 2025 and Bak e ien in den Rein äumen de NASA ü die
Raum ah zeugmon age o z ex eme Bedingungen; eine ande e S udie zeig e, dass sich
Bak e ien und ih e Vi en du ch Koe olu ion an die Mik og a i a ion anpassen können. Diese
E gebnisse lassen e mu en, dass Biomoleküle, z.B. on As e oiden, die ühen Phasen des
Lebens au de jungen E de, die noch nich on eine dich en A mosphä e geschü z wa ,
e möglich und beschleunig haben könn en.
Expe imen e zu E zeugung syn he ische Zellen wu den mi Mycoplasma mycoides
du chge üh , die zu Zellen mi minimalem Genom en wickel wu den – Zellen mi dem
kleins möglichen Genom, das au onomes Leben und Replika ion e möglich . Diese
Expe imen e zeig en, dass die Replika ion un e halb eine bes imm en Komplexi ä nahezu
olls ändig zum E liegen kam; es konn en also keine Hinweise au eine hypo he ische,
e ein ach e Zell eplika ion in eine RNA-Wel ge unden we den. Die asan en Fo sch i e
de Küns lichen In elligenz (KI) in de Genomanalyse und de En wicklung na ü liche und
küns liche P o eine sowie die Fähigkei , seh g oße Genomda ensä ze zu analysie en,
könn en jedoch einen plö zlichen Du chb uch in de LUCA-Deba e bewi ken – sowohl ü
38
gl. B ixi e al. 2025
39
gl. Callaway 2025
Theo ie_LUCA 9
das Ve s ändnis des U sp ungs des Lebens als auch ü die olls ändige Syn hese lebende
Zellen, die du ch In ek ion, Kon amina ion ode Missb auch e hebliche Biosiche hei s isiken
be gen könn e.
3 Li e a u quellen
Ab amson, J. e al. (2024): Accu a e s uc u e p edic ion o biomolecula in e ac ions wi h
AlphaFold 3. Na u e, Vol 630, 13 June 2024, p.493
Amazouz, L. (2025): 26 Resilien Mic obes Found In NASA Clean ooms Spa k New Fea s
O Ma s Con amina ion. Daily Galaxy Decembe 30, 2025
Baum, S. (2026): Complex building blocks o li e o m spon aneously in space, esea ch
e eals. phys o g
B ixi, G. e al. (2025): Genome modeling and design ac oss all domains o li e wi h E o 2.
A c Ins i u e Pape 2025
Caldwell, S. (2024): Mul i-D ug Resis an Bac e ia Found on ISS Mu a ing o Become
Func ionally Dis inc – NASA Ap il 16, 2024
Callaway, E. (2025): Bigges -e e AI biology model w i es DNA on demand. Na u e 19 Feb
2025
Danchin A., Fang, G. (2016): Unknown unknowns: essen ial genes in ques o unc ion.
Mic ob Bio echnol. 2016 Sep;9(5):530-40. doi: 10.1111/1751-7915.12384. Epub 2016 Jul 20.
Delaye, L. e al. (2024): The Un inished Recons uc ed Na u e o he Las Uni e sal Common
Ances o . Jou nal o Molecula E olu ion (2024) 92:584–592 h ps://doi.o g/10.1007/s00239-
024-10187-8
Deshe aya, E.A. e al. (2024): Su i al o mic oo ganisms du ing wo-yea exposu e in ou e
space nea he ISS. Na u e - Scien i ic Repo s (2024) 14:334
Glass, J.I. e al. (2017): Minimal Cells—Real and Imagined. Cold Sp ing Ha b Pe spec Biol
2017;9:a023861e
Goldman, A.D., Bece a, A. (2024): A New View o he Las Uni e sal Common Ances o
Jou nal o Molecula E olu ion (2024) 92:659–661 h ps://doi.o g/10.1007/s00239-024-
10193-w
Haley, P., Bu ell, D.N. (2025): A i icial In elligence D i en C iminal and Na ional Secu i y
Th ea s in Biosecu i y, Bio echnology, and Bio-Cybe secu i y RAIS Jou nal o Social
Sciences, Vol. 9, No. 1, 2025
Hopkinson A.T. e al. (2026): An in e s ella ene ge ic and non-aqueous pa hway o pep ide
o ma ion, Na u e As onomy (2026). DOI: 10.1038/s41550-025-02765-7
Huss P. e al. (2026): Mic og a i y eshapes bac e iophage–hos coe olu ion aboa d he
In e na ional Space S a ion. PLoS Biol 24(1): e3003568.
Jus ice, I. e al. (2024): A uneable minimal cell memb ane e eals ha wo lipid species
su ice o li e. Na u e Communica ions 08 No embe 2024 h ps://doi.o g/10.1038/s41467-
024-53975-y
Kay, C.J. e al. (2025): Da ed gene duplica ions elucida e he e olu iona y assembly o
euka yo es. Na u e 03 Decembe 2025 h ps://doi.o g/10.1038/s41586-025-09808-z
Lachance J.C. e al. (2019): Minimal cells, maximal knowledge. Eli e. 2019 Ma 12;8. pii:
e45379. doi: 10.7554/eLi e.45379