Wie verhalten sich die molekularen Bausteine des Lebens beim Übergang vom Chaos zur Ordnung? Neue Antworten auf diese Schlüsselfrage der Evolution gibt eine neue Studie deutscher Forscher. In der aktuellen Ausgabe des Fachblatts „Proceedings of the National Academy of Sciences of the USA“ zeigen sie, wie sich aus chaotischen Mischungen von organischen Molekülen hoch geordnete Strukturen formieren. Erstmals konnten dabei Schlüsselmechanismen wie Selbsterkennung, aktive Selektion und Fehlerkorrektur direkt und im Detail beobachtet werden.
Dieser Einblick in die Prozesse der molekularen Selbstorganisation gibt wichtige Impulse für das Verständnis der biologischen Evolution. Darüber hinaus lässt er sich für das nanotechnologische Design gänzlich neuartiger Materialien und Komponenten nutzbar machen, so die Forscher der Max-Planck-Gesellschaft und des Forschungszentrums Karlsruhe.
Schlüsselschritt in der Evolution
Das spontane Entstehen von Ordnung aus zufälligen Gemischen unbelebter, meist molekularer Bausteine heraus ist ein Schlüsselschritt in der Evolution biologischer Materialien. Gesteuert wird diese Selbstorganisation der Materie von den spezifischen Eigenschaften der nur wenige Nanometer großen Moleküle – ein Nanometer = ein Milliardstel Meter). In der „Kommunikation“ der Moleküle wirken diese Eigenschaften wie elementare Algorithmen, die, ähnlich wie in einem Computerprogramm, „ausgelesen“ werden können.
„Die Fähigkeit von Molekülen, sich über Schlüsselprozesse wie aktive Selektion, Selbsterkennung und Fehlerkorrektur zu hoch organisierten Strukturen zu ordnen, ist eine grundlegende Voraussetzung für die Bildung molekularer Systeme bis hin zu biologischen Organismen wie Zellen oder Membranen“, sagt Klaus Kern von der Abteilung für Nanowissenschaft am Max-Planck-Institut für Festkörperforschung in Stuttgart.
