Interdisziplinäre Forschung löst kosmische Fragen vom Atom bis zum Planeten
Die Bemühungen der Menschheit um das Verständnis unserer Ursprünge und unserer Evolution gleicht Lösungsversuchen rund um ein komplexes Rätsel. Ungeachtet der Fortschritte in verschiedenen wissenschaftlichen Bereichen sind die heute verfügbaren Antworten immer noch fragmentarisch und bei weitem nicht umfassend.
Den Antworten einiger der größten Fragen der Wissenschaft auf der Spur
Das Team des im Rahmen der Marie-Sklodowska-Curie-Maßnahmen finanzierten Projekts oLife vereinte eine Vielzahl von Disziplinen von der Molekularbiologie und Evolutionsökologie bis hin zur Biochemie und Astrophysik. „Im Rahmen des oLife-Stipendienprogramms wurden 18 brillante Postdoktorandinnen und -doktoranden für die Durchführung interdisziplinärer Bottom-up-Forschung angeworben, um in den faszinierendsten Bereichen der Wissenschaft neue Wege zu beschreiten“, berichtet Wouter Roos, der zusammen mit seinem Kollegen Floris van der Tak das Programm koordinierte. „Diese Forschenden haben es sich zur Aufgabe gemacht, die planetarischen Bedingungen und Grenzen zu erforschen, die Leben ermöglichen, und die Ursprünge des Lebens auf der Erde zu enträtseln.“ „Zudem hat das Team untersucht, was das Leben definiert, von den kleinsten Molekülen bis hin zu ganzen Biosphären, und hat an der Modellierung und Vorhersage von Lebensprozessen gearbeitet und Wege gefunden, diese zu steuern“, fügt Roos hinzu. Im Endeffekt wollten sie zu einem Verständnis gelangen, wie das Leben im Universum verteilt sein könnte.
Chemische Evolution auf molekularer Ebene
Die Forschenden widmeten sich Phänomenen auf Systemebene, um zu verstehen, warum molekulare Aggregate andere Funktionalitäten als ihre Bestandteile aufweisen, wobei sie sich dabei auf Autokatalyse und selbstreplizierende chemische Systeme konzentrierten. Sie untersuchten die Entwicklung von Kompartimenten aus organischen Bausteinen von der Nano- bis zur Mikroebene und erforschten die Evolution uralter Organismen anhand der Untersuchung der Lipidstabilität. Zudem erkundeten sie, wie autokatalytische Reaktionen zur Homochiralität führen, die als wesentlich für die molekulare Erkennung und Biosynthese angesehen wird.
Mechanismen auf Zellebene entschlüsseln
Auf dem Weg zu größeren Maßstäben untersuchten die Forschenden bakterielle Fusionen ohne Zellwände, die den frühesten Formen des Lebens auf der Erde ähneln sollen. Zu den Forschungsthemen zählten gleichermaßen die Entwicklung von Aminosäuretransportern in Pilzen und Hefen sowie die Frage, wie die Kommunikation zwischen den Zellen die natürliche Selektion beeinflusst. Mithilfe fortgeschrittener Mikroskopieverfahren prüfte das Forschungsteam den Transport von Molekülen durch Zellmembranen und die Variabilität der Proteintranslation während der Zellteilung von Hefezellen, um Stoffwechsel- und Zellzyklusschwankungen zu verstehen.
Den biochemischen Funktionen der Erde auf der Spur
Die Biochemieforschung war auf die Evolution der Enzymfunktionen in den Zellen ausgerichtet, insbesondere auf ihre Fähigkeit, toxische Moleküle zu entfernen. Die Forschenden verfolgten diese Funktion fast drei Milliarden Jahre bis in eine Zeit zurück, bevor die Erdatmosphäre signifikante Sauerstoffkonzentrationen aufwies. Anschließend erkundete das Forschungsteam, wie die RNS-Moleküle als Ausgangspunkt der Genetik entstanden sein könnten, indem sie die Fähigkeit von Zuckern und weiteren Bausteinen zur Bildung größerer Strukturen maßen. Zudem ermittelte es den Ursprung eukaryontischer Zellen aus bakteriellen und archaelen Vorfahren, wobei es sich dabei auf die Enzyme konzentrierte, die in synthetischen und lebenden Systemen verschiedene Lipidarten für ihre Membranen erzeugen.
Auf der Suche nach Leben auf Exoplaneten
Zu guter Letzt untersuchten die Forschenden im größtmöglichen Maßstab, welche Beobachtungen von Exoplaneten auf außerirdisches Leben hindeuten können. Mithilfe der Analyse von Satellitenbildern der Erde aus ganzen Jahrzehnten versuchten sie, Muster zu erkennen, die auf eine biologische Aktivität hindeuten, die über die bloßen Temperatur- oder Wasser/Land-Unterschiede hinausgeht. Das Team ging auch der Bewohnbarkeit von Monden rund um Exoplaneten nach. Insgesamt wurden im Verlauf des Projekts 64 von Sachverständigen begutachtete wissenschaftliche Arbeiten veröffentlicht und 88 Konferenzvorträge gehalten. Das Programm umfasste außerdem eine umfassende Ausbildungskomponente, bei der die Entwicklung akademischer und beruflicher Kompetenzen im Vordergrund stand. Die Teilnehmerinnen und Teilnehmer besuchten Kurse zu Themen wie geistiges Eigentum und Patente, Projektmanagement, interdisziplinäre Kompetenzen und Führungsqualitäten. Darüber hinaus wurde Berufsberatung sowohl für akademische als auch für nichtakademische Laufbahnen angeboten, wobei zur Unterstützung zwei Berufsinformationstage organisiert wurden.
Schlüsselbegriffe
oLife, Ursprung, Erde, Evolution, interdisziplinäre Forschung, außerirdisches Leben, Exoplaneten
