{"id":88272,"date":"2026-05-05T15:39:44","date_gmt":"2026-05-05T13:39:44","guid":{"rendered":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/?p=88272"},"modified":"2026-05-05T15:39:44","modified_gmt":"2026-05-05T13:39:44","slug":"wie-aus-molekuelen-leben-entstehen-konnte","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/en\/forschung\/wie-aus-molekuelen-leben-entstehen-konnte\/","title":{"rendered":"Wie aus Molek\u00fclen Leben entstehen konnte"},"content":{"rendered":"<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<figure class=\"wp-block-image aligncenter size-full\"><img fetchpriority=\"high\" decoding=\"async\" width=\"650\" height=\"450\" src=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2026\/05\/molekuele-leben-650x450-1.jpg\" alt=\"\" class=\"wp-image-88273\" srcset=\"https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2026\/05\/molekuele-leben-650x450-1.jpg 650w, https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2026\/05\/molekuele-leben-650x450-1-300x208.jpg 300w, https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2026\/05\/molekuele-leben-650x450-1-500x346.jpg 500w, https:\/\/aktuelles.uni-frankfurt.de\/wp-content\/uploads\/2026\/05\/molekuele-leben-650x450-1-18x12.jpg 18w\" sizes=\"(max-width: 650px) 100vw, 650px\" \/><figcaption class=\"wp-element-caption\">Die polaren Wassermolek\u00fcle sorgen daf\u00fcr, dass sich die DNA als Doppelhelix bildet mit den apolaren Elementen innen und den polaren au\u00dfen. \u00a9 Markus Bernards \/ ChatGPT, Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n<p><strong>Viele Eigenschaften von Molek\u00fclen lassen sich nicht aus den Eigenschaften der Atome vorhersagen, aus denen sie bestehen: Diese Eigenschaften tauchen erst im Verbund auf &#8211; ein Ph\u00e4nomen, das in der Wissenschaft als \u201eEmergenz\u201c bezeichnet wird. Eine Publikation der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt beleuchtet aus chemischer, biologischer und philosophischer Perspektive, wie Emergenz und Komplexit\u00e4t zusammenh\u00e4ngen. Die Forschenden zeigen, wie aus einfachen Bausteinen \u00fcber viele Zwischenschritte Systeme entstehen, die Informationen speichern, sich replizieren und schlie\u00dflich Funktionen ausf\u00fchren k\u00f6nnen. Ihre Arbeit wirft einen neuen Blick auf den \u00dcbergang von der unbelebten zur belebten Natur.<\/strong><\/p>\n\n\n\n<p>Bakterien sind Lebewesen, die nur aus einer einzigen Zelle bestehen, und sie steuern erst einmal nur sich selbst. Und dennoch k\u00f6nnen sich Bakterien vieler Arten zu Kolonien zusammenschlie\u00dfen, die sich wie ein komplexer Organismus verhalten. Darin \u00fcbernehmen die einzelnen Mikroben pl\u00f6tzlich unterschiedliche Aufgaben: Einige produzieren einen Schleim, der die Kolonie zusammenh\u00e4lt; andere versorgen ihre \u201eGeschwister\u201c mit N\u00e4hrstoffen und Energie; wieder andere sind besonders beweglich und sorgen so daf\u00fcr, dass die Kolonie sich ausbreitet. Zusammen leisten sie also etwas, was jedes einzelne f\u00fcr sich nicht leisten k\u00f6nnte.<\/p>\n\n\n\n<p>Das pl\u00f6tzliche Auftauchen einer neuen, unvorhersagbaren Eigenschaft eines Verbunds ist ein Ph\u00e4nomen, das Forschende als Emergenz bezeichnen. \u201eEmergenz gibt es auch in der Welt der Molek\u00fcle\u201c, sagt Prof. Harald Schwalbe vom Institut f\u00fcr organische Chemie und chemische Biologie der Goethe-Universit\u00e4t Frankfurt. \u201eNehmen Sie beispielsweise Wasser: Es besteht aus zwei Wasserstoffatomen und einem Sauerstoffatom. Wenn diese sich zu Wasser zusammenf\u00fcgen, entsteht ein Molek\u00fcl mit v\u00f6llig neuen Eigenschaften, die sich nicht aus den Eigenschaften der einzelnen Atome ableiten lassen.\u201c<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Wasser pr\u00e4gte die Entstehung des Lebens<\/h2>\n\n\n\n<p>So ist Wasser polar: Das Sauerstoffatom ist leicht negativ geladen, die Wasserstoffatome leicht positiv. Ohne die Verbindung dieser Eigenschaften im Wasser g\u00e4be es kein Leben \u2013 zumindest nicht in der heutigen Form. Denn die Polarit\u00e4t sorgt daf\u00fcr, dass zwei Wassermolek\u00fcle einander anziehen, \u00e4hnlich wie schwache Magneten. Dieser Zusammenhalt ist der Grund, weshalb Wasser zwischen 0 und 100 Grad fl\u00fcssig ist und nicht gasf\u00f6rmig. Das ist der Temperaturbereich auf der Erde \u2013 bedingt durch ihre Entfernung zur Sonne. Unter den physikalischen Bedingungen auf der Erde ist Wasser die Fl\u00fcssigkeit, in deren Umgebung die Molek\u00fcle des Lebens entstehen k\u00f6nnen und in der chemische Reaktionen in Organismen beschleunigt werden.<\/p>\n\n\n\n<p>\u201eDas ist wiederum eine Voraussetzung daf\u00fcr, dass DNA Informationen speichern kann und Proteine eine bestimmte Struktur annehmen\u201c, erkl\u00e4rt der Chemiker. So besteht DNA aus unterschiedlichen molekularen Bausteinen, die schon vor der Entstehung des Lebens entstanden sind und von denen einige ebenfalls polar sind, andere dagegen unpolar. Die polaren Bestandteile f\u00fchlen sich in Wasser wohl &#8211; sie drehen sich daher in w\u00e4ssriger Umgebung nach au\u00dfen. Die unpolaren kommen dadurch innen zu liegen. Das ist einer der Gr\u00fcnde daf\u00fcr, warum die DNA unter nat\u00fcrlichen Bedingungen eine Doppelhelix-Struktur annimmt, \u00e4hnlich wie eine Wendeltreppe, bei der die polaren Gel\u00e4nder au\u00dfen liegen und die unpolaren Stufen verdreht \u00fcbereinandergestapelt sind.<\/p>\n\n\n\n<p>\u201eDie emergenten Eigenschaften des Wassers zwingen also den komplexeren Molek\u00fclen eine bestimmte Ordnung auf\u201c, erkl\u00e4rt Schwalbe. \u201eEs ist wie bei einem Dirigenten, der daf\u00fcr sorgt, dass die Musiker nicht zuf\u00e4llig vor sich hin spielen.\u201c Diese Ordnung ist dann wiederum eine der Grundlagen daf\u00fcr, dass diese komplexen Molek\u00fcle ebenfalls bestimmte, unvorhersagbare Eigenschaften entwickeln. Sie ist beispielsweise mit daf\u00fcr verantwortlich, dass DNA aus zwei umeinander verdrehten Str\u00e4ngen besteht. Diese verhalten sich normalerweise komplement\u00e4r zueinander &#8211; wie zwei zueinander passende Puzzleteile. Daher hat DNA etwa die F\u00e4higkeit, sich zu replizieren, also Kopien von sich anzufertigen. Dazu trennen sich die DNA-Str\u00e4nge, und an jeden Einzelstrang lagern sich aufs Neue passende Puzzleteilchen an. Die F\u00e4higkeit zur Replikation ist f\u00fcr die Entstehung des Lebens zentral.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<h2 class=\"wp-block-heading\">Evolution komplexer Systeme wird sich nicht exakt wiederholen<\/h2>\n\n\n\n<p>Die Publikation nennt insgesamt 13 Merkmale komplexer Systeme. Eines davon ist das Ph\u00e4nomen, dass diese Systeme manchmal kritische Zust\u00e4nde erreichen, an denen sich ihre Eigenschaften durch Emergenz fundamental \u00e4ndern. Dadurch werden pl\u00f6tzlich neue Funktionen m\u00f6glich. Wann das genau passiert, l\u00e4sst sich nicht vorhersagen. Diese Spr\u00fcnge waren oft wichtige Schritte auf dem Weg zur Entstehung des Lebens. Damit sie stattfinden k\u00f6nnen, ben\u00f6tigen Systeme einen st\u00e4ndigen Eintrag von Energie \u2013 auf der Erde stammt sie von der Sonne.<\/p>\n\n\n\n<p>Ein Treiber dieser Entwicklung sind evolutive Mechanismen, die bereits vor der Entstehung des Lebens bei der Entwicklung der Molek\u00fcle ansetzten. Sie haben im Zusammenspiel mit der Emergenz daf\u00fcr gesorgt, dass sich das Leben zu seinen vielf\u00e4ltigen Formen entwickelt hat, die wir heute auf der Erde vorfinden. Trotz dieser Wirkkr\u00e4fte sei die genaue Art und Weise dieser Entwicklung aber nicht vorgezeichnet gewesen, betont Schwalbe: Wenn wir die Uhr vier Milliarden Jahre zur\u00fcckdrehen k\u00f6nnten, w\u00fcrden ganz andere Lebensformen entstehen, als wir heute kennen.<\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p class=\"has-background\" style=\"background-color:#eeeeee\"><strong>Publikation: <\/strong>Harald Schwalbe, Josef Wachtveitl, Alexander Heckel, Florian Buhr, Sabrina Toews, Thomas M. Schimmer. The Role of Chemistry Across Disciplines From Humanities to Life Sciences in Understanding Complexity and Emergence. Angewandte Chemie International Edition (2026); <a href=\"https:\/\/doi.org\/10.1002\/anie.202523427\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">https:\/\/doi.org\/10.1002\/anie.202523427<\/a><\/p>\n\n\n\n<div style=\"height:20px\" aria-hidden=\"true\" class=\"wp-block-spacer\"><\/div>\n\n\n\n<p class=\"has-background\" style=\"background-color:#eeeeee\"><strong>Weitere Informationen<\/strong><br>Prof. Dr. Harald Schwalbe<br>Institut f\u00fcr organische Chemie und chemische Biologie<br>Goethe University Frankfurt<br>Telefon +49 (0)69 \/ 798-29737<br><a href=\"mailto:schwalbe@nmr.uni-frankfurt.de\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">schwalbe@nmr.uni-frankfurt.de<\/a><br>Homepage: <a href=\"https:\/\/schwalbe-lab.de\/team\/\" target=\"_blank\" rel=\"noreferrer noopener\">https:\/\/schwalbe-lab.de\/team\/<\/a><br><br><strong>Bluesky<\/strong>: @goetheuni.bsky.social @harald-schwalbe.bsky.social @wachtveitl-lab.bsky.social<br><strong>LinkedIn<\/strong>: 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