Forschungskarten zur Erdevom Sonnensystem bis zum komplexen Leben

Reale Grundlage

• Der erste Exoplanet: Um 51 Pegasi wurde ein Riesenplanet gefunden, der seinen Stern in 4 Tagen umkreist. Das Sonnensystem war nicht mehr einzigartig. Nobelpreis 2019.

  Quelle: Mayor & Queloz, Nature 1995, "A Jupiter-mass companion to a solar-type star"

• Geburt des Mondes: Computersimulationen zeigen, dass ein marsgroßer Körper die Erde schräg traf und die Trümmer sich zum Mond zusammenfügten.

  Quelle: Canup & Asphaug, Nature 2001, "Origin of the Moon in a giant impact near the end of the Earth's formation"

• Das Nizza-Modell: Eine heftige Umordnung der Bahnen der Riesenplaneten schleuderte viele Kleinkörper ins innere Sonnensystem und verursachte das Große Bombardement.

  Quelle: Gomes, Levison, Tsiganis & Morbidelli, Nature 2005, "Origin of the cataclysmic Late Heavy Bombardment period of the terrestrial planets"

• Jupiters Grand Tack: Jupiter wanderte einst nach innen und wurde von Saturn „zurückgezogen“, wobei er unterwegs das Rohmaterial des Mars verschlang, weshalb der Mars so klein ist.

  Quelle: Walsh et al., Nature 2011, "A low mass for Mars from Jupiter's early gas-driven migration"

• Der Ozean vor 4,4 Milliarden Jahren: Ein sandkorngroßer Zirkon deutet darauf hin, dass die Erde schon etwa 150 Millionen Jahre nach ihrer Entstehung flüssiges Wasser gehabt haben könnte.

  Quelle: Wilde, Valley, Peck & Graham, Nature 2001, "Evidence from detrital zircons for the existence of continental crust and oceans on the Earth 4.4 Gyr ago"

• Das Alter der Erde: Patterson datierte die Erde anhand von Bleiisotopen in Meteoriten auf etwa 4,55 Milliarden Jahre. Um die Bleiverschmutzung zu beenden, setzte er sich später für ein Verbot von verbleitem Benzin ein.

  Quelle: Patterson, Geochimica et Cosmochimica Acta 1956, "Age of meteorites and the earth"

• Das Aluminium-26-Rätsel: Zerfallsprodukte von Aluminium-26 in Meteoriten zeigen, dass bei der Geburt des Sonnensystems in der Nähe gerade ein Stern gestorben war.

  Quelle: Lee, Papanastassiou & Wasserburg, The Astrophysical Journal Letters 1977, "Aluminum-26 in the early solar system: Fossil or fuel?"

• Sieben gemäßigte Planeten: Sieben erdgroße Planeten drängen sich um einen kleinen Roten Zwerg, und auf mehreren könnte flüssiges Wasser vorkommen.

  Quelle: Gillon et al., Nature 2017, "Seven temperate terrestrial planets around the nearby ultracool dwarf star TRAPPIST-1"

• Kepler: Das Kepler-Teleskop starrte auf ein Stück Himmel und suchte neue Welten anhand der schwachen Verdunkelung, wenn Planeten vorbeiziehen, und fand schließlich Tausende.

  Quelle: Borucki et al., Science 2010, "Kepler planet-detection mission: introduction and first results"

• Das Miller-Urey-Experiment: Ein Doktorand schloss Wasser, Methan, Ammoniak und Wasserstoff in einen Kolben ein, ließ ständig Funken schlagen und erhielt die Aminosäuren, aus denen Proteine bestehen.

  Quelle: Miller, Science 1953, "A production of amino acids under possible primitive earth conditions"

• Nukleotide ohne Enzyme: Man fand einen „natürlicheren“ chemischen Weg, unter Urbedingungen direkt RNA-Bausteine herzustellen.

  Quelle: Powner, Gerland & Sutherland, Nature 2009, "Synthesis of activated pyrimidine ribonucleotides in prebiotically plausible conditions"

• RNA, die sich selbst schneidet: Cech fand, dass RNA Reaktionen wie ein Enzym katalysieren kann. RNA ist Information und Werkzeug zugleich. Nobelpreis 1989.

  Quelle: Kruger, Cech et al., Cell 1982, "Self-splicing RNA: autoexcision and autocyclization of the ribosomal RNA intervening sequence of Tetrahymena"

• Ribonuklease P: Altman fand unabhängig, dass der Teil eines Enzyms, der wirklich katalysiert, RNA ist und kein Protein.

  Quelle: Guerrier-Takada, Altman et al., Cell 1983, "The RNA moiety of ribonuclease P is the catalytic subunit of the enzyme"

• RNA-Welt: Gilbert schlug vor, dass das früheste Leben ganz aus RNA bestanden haben könnte, wobei DNA und Proteine erst später dazukamen.

  Quelle: Gilbert, Nature 1986, "Origin of life: The RNA world"

• Sich selbst replizierende RNA: Zwei RNA-Enzyme kopieren einander, und ihre Zahl kann exponentiell weiterwachsen, ein Schritt näher an „molekularem Leben“.

  Quelle: Lincoln & Joyce, Science 2009, "Self-sustained replication of an RNA enzyme"

• Aminosäuren im All: Im Murchison-Meteoriten fand man Aminosäuren außerirdischen Ursprungs. Die Rohstoffe des Lebens sind im Universum vielleicht häufig.

  Quelle: Kvenvolden et al., Nature 1970, "Evidence for extraterrestrial amino-acids and hydrocarbons in the Murchison meteorite"

• Das Ribosom ist ein Ribozym: Der Kern der Proteinsynthese im Ribosom ist RNA, ein direkter Beleg der RNA-Welt. Nobelpreis 2009.

  Quelle: Nissen, Hansen, Ban, Moore & Steitz, Science 2000, "The structural basis of ribosome activity in peptide bond synthesis"

• Tiefsee-Quellen: Um Tiefsee-Quellen gibt es Ökosysteme, die nicht vom Sonnenlicht abhängen, und das gibt dem Ursprung des Lebens einen neuen möglichen Ort.

  Quelle: Corliss et al., Science 1979, "Submarine thermal springs on the Galápagos Rift"

• Eine dritte Art von Leben: Der Vergleich der ribosomalen RNA zeigte, dass „Bakterien“ in Wirklichkeit zwei sehr verschiedene Lebensformen sind, und die Archaeen bekamen einen eigenen Zweig.

  Quelle: Woese & Fox, PNAS 1977, "Phylogenetic structure of the prokaryotic domain: The primary kingdoms"

• Das Drei-Domänen-System: Der Baum des Lebens wurde in drei Domänen neu eingeteilt: Bakterien, Archaeen und Eukaryoten.

  Quelle: Woese, Kandler & Wheelis, PNAS 1990, "Towards a natural system of organisms: proposal for the domains Archaea, Bacteria, and Eucarya"

• Endosymbiontentheorie: Margulis schlug vor, dass Mitochondrien und Chloroplasten einst eigenständige Bakterien waren, die verschluckt wurden und Teil der Zelle wurden. Über ein Dutzend Fachzeitschriften lehnten das ab.

  Quelle: Sagan (Margulis), Journal of Theoretical Biology 1967, "On the origin of mitosing cells"

• Die Heimat von LUCA: Ausgehend von heutigen Genen lebte der gemeinsame Vorfahr allen Lebens vielleicht in der Nähe heißer, sauerstofffreier, wasserstoffreicher Tiefseequellen.

  Quelle: Weiss et al., Nature Microbiology 2016, "The physiology and habitat of the last universal common ancestor"

• Schneeball Erde: Gesteinsschichten in Namibia zeigen, dass die Erde vor etwa 700 Millionen Jahren fast vollständig von Eis bedeckt gewesen sein könnte.

  Quelle: Hoffman et al., Science 1998, "A Neoproterozoic snowball Earth"

• Der Anstieg des Sauerstoffs: Der Sauerstoff in der Atmosphäre kam nicht auf einmal, sondern stieg in einem langen, sich wiederholenden Vorgang an.

  Quelle: Lyons, Reinhard & Planavsky, Nature 2014, "The rise of oxygen in Earth's early ocean and atmosphere"

• Die Doppelhelix: Eine einseitige Arbeit schlug vor, dass DNA eine Doppelhelix ist, und die Basenpaarung deutete an, wie Erbinformation kopiert wird.

  Quelle: Watson & Crick, Nature 1953, "Molecular structure of nucleic acids: A structure for deoxyribose nucleic acid"

• Asgard-Archaeen: In Tiefseesedimenten gefundene Lokiarchaeota tragen viele Gene, die man einst nur bei Eukaryoten vermutete.

  Quelle: Spang et al., Nature 2015, "Complex archaea that bridge the gap between prokaryotes and eukaryotes"

• Die früheste geschlechtliche Fortpflanzung: Fossilien einer uralten Rotalge zeigen, dass geschlechtliche Fortpflanzung und vielzelliges Leben mindestens eine Milliarde Jahre Geschichte haben.

  Quelle: Butterfield, Paleobiology 2000, "Bangiomorpha pubescens n. gen., n. sp.: implications for the evolution of sex, multicellularity, and the Mesoproterozoic/Neoproterozoic radiation of eukaryotes"

• 3,7 Milliarden Jahre alte Stromatolithen: Gestein in Grönland bewahrt vielleicht mikrobielle Strukturen von 3,7 Milliarden Jahren, doch diese Deutung ist noch umstritten.

  Quelle: Nutman et al., Nature 2016, "Rapid emergence of life shown by discovery of 3,700-million-year-old microbial structures"

• Natürliche Selektion: Darwin und Wallace veröffentlichten gemeinsam die Theorie der natürlichen Selektion. Im Jahr darauf erschien „Über die Entstehung der Arten“.

  Quelle: Darwin & Wallace, Journal of the Proceedings of the Linnean Society 1858, "On the tendency of species to form varieties; and on the perpetuation of varieties and species by natural means of selection"

• Das Rätsel des Dinosaurier-Aussterbens: In der Schicht am Ende der Kreide ist Iridium auffällig angereichert, und die Alvarez, Vater und Sohn, schlossen auf den Einschlag eines Asteroiden.

  Quelle: Alvarez et al., Science 1980, "Extraterrestrial cause for the Cretaceous-Tertiary extinction"

• Den Krater finden: Unter der mexikanischen Halbinsel Yucatán liegt ein Krater von etwa 180 km Durchmesser, genau das, was dieser Asteroid hinterließ.

  Quelle: Hildebrand et al., Geology 1991, "Chicxulub Crater: A possible Cretaceous/Tertiary boundary impact crater on the Yucatán Peninsula, Mexico"

• Tiktaalik: Forscher sagten voraus, in welchem Gesteinsalter das Übergangsfossil liegen sollte, und fanden es dann tatsächlich in der kanadischen Arktis.

  Quelle: Daeschler, Shubin & Jenkins, Nature 2006, "A Devonian tetrapod-like fish and the evolution of the tetrapod body plan"

• Die frühesten Tiere: Dickinsonia-Fossilien bewahren Moleküle vom Cholesterin-Typ und beweisen, dass dieses rätselhafte Wesen ein Tier war.

  Quelle: Bobrovskiy et al., Science 2018, "Ancient steroids establish the Ediacaran fossil Dickinsonia as one of the earliest animals"

• Die frühesten Wirbeltiere: Myllokunmingia und Haikouichthys aus Chengjiang in Yunnan verlegten die Geschichte der Wirbeltiere ins frühe Kambrium zurück.

  Quelle: Shu et al., Nature 1999, "Lower Cambrian vertebrates from south China"

• Gefiederte Dinosaurier: Fossilien aus Liaoning zeigen, dass Dinosauriern Federn wuchsen, bevor es Vögel gab.

  Quelle: Ji, Currie, Norell & Ji, Nature 1998, "Two feathered dinosaurs from northeastern China"

• Die erste Blume: Archaefructus aus Liaoning galt als eine der frühesten Blütenpflanzen, später wurde sein Alter auf die Unterkreide korrigiert.

  Quelle: Sun et al., Science 1998, "In search of the first flower: a Jurassic angiosperm, Archaefructus, from northeast China"

• Unterbrochenes Gleichgewicht: Arten bleiben womöglich lange stabil und verändern sich dann in kurzer Zeit schnell, statt gleichmäßig zu evolvieren.

  Quelle: Eldredge & Gould, Models in Paleobiology 1972, "Punctuated equilibria: an alternative to phyletic gradualism"

• Das schlimmste Massenaussterben: Genaue Datierungen zeigen, dass das Aussterben am Ende des Perms nur etwa 60.000 Jahre gedauert haben könnte, passend zur vulkanischen Aktivität in Sibirien.

  Quelle: Burgess, Bowring & Shen, PNAS 2014, "High-precision timeline for Earth's most severe extinction"

• Wale, die an Land gingen: Fossilien aus Pakistan zeigen, dass die Vorfahren der Wale huftierartige Landläufer waren, verwandt mit den Flusspferden.

  Quelle: Thewissen et al., Nature 2001, "Skeletons of terrestrial cetaceans and the relationship of whales to artiodactyls"