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Geheimnisse des Lebens

Was sind eigentlich Lipidmembranen und was haben sie mit der Entstehung des Lebens auf der Erde zu tun?

30.11.2018
Lipidmembranen sind vielen von uns kein Begriff, doch sie sind ein Schlüsselelement des Lebens auf der Erde, das in jedem Organismus, einschließlich uns Menschen, zu finden ist.
Die Zellmembran ist eine komplexe Struktur, deren Hauptbestandteil eine Lipid-Doppelschicht ist, die mit ein- und angelagerten Proteinen angereichert ist. © 2018, wikimedia commons
Biologische Membranen dienen als Barriere zwischen einem Lebewesen und seiner Umgebung. Man kann sie sich auch vorstellen als die „Haut“ von Zellen. Sie grenzen einerseits das Zellinnere von der Zellumgebung ab und ermöglichen andererseits essentielle biologischen Prozesse. Dabei ist auch ihre Struktur und der Aufbau von entscheidender Bedeutung. Biomembranen bestehen aus Proteinen und Lipiden. Der Begriff Lipide bezeichnet die Gesamtheit der Fette und fettähnlichen Substanzen, welche größtenteils wasserunlöslich sind. Die Grundsubstanz der Membran bildet eine Lipiddoppelschicht, darüber hinaus sind in der Membran Proteine verteilt, die für die aktiven Funktionen der Membran verantwortlich sind.
Die  Untersuchung von extremen Habitaten mit ähnlichen Bedingungen, wie sie auf der frühen Erde herrschten, liefern den Schlüssel zum Verständnis dafür, wie das Leben entstanden ist. Archaea sind eine Domäne aus einzelligen Organismen, und könnten Überbleibsel der ältesten Organismen darstellen. Sie wurden zuerst entdeckt in vulkanischen Quellen wie der Grand Prismatic Spring im Yellowstone National Park (hier im Bild). © 2018, wikimedia commons
Die Wissenschaft ist seit jeher auf der Suche nach dem Geheimnis dieser Membranen, und untersucht, was diese mit ihren einzigartigen Eigenschaften auszeichnet.
Diese Frage führt die Forschung an den Beginn des Lebens auf der Erde. Wir reisen vier Milliarden Jahre zurück in die Vergangenheit und erkunden eine vorzeitige Welt. In dieser außerirdischen Szenerie beobachten wir frühe Wechselwirkungen von Membranstrukturen mit ihrer Umgebung und tauchen tiefer in die uralte Frage ein, was Leben eigentlich ist und wie sich dieses eigentlich entwickelt hat. Membranen spielten nicht nur im Ursprung des Lebens eine zentrale Rolle, sondern ermöglichten erst die Entwicklung komplexer Organismen.

Und wie verwenden wir Membranen nun in der modernen Forschung? Hier werden künstliche Membranen als nützliches Instrument zur Entschlüsselung der Mikroskopiestrukturen unserer Zellen vorgestellt. Das aktuelle Forschungsprojekt der Köhler-Gruppe an Max F. Perutz Laboratories (MFPL) soll dies beispielhaft veranschaulichen.

Mehr Infos dazu gibt es heute im Planetarium beim Science Vortrag von Fabio Bisaccia.