Chemische Bausteine fürs Leben im All entdeckt

Deutsche Forscher haben innerhalb weniger Tage gleich zwei Hinweise darauf präsentiert, dass das Leben auf der Erde mit Hilfe von Molekülen aus dem All entstanden sein könnte. Ein Team der Universität Bremen fand nach eigenen Angaben in einem Meteoriten einen chemischen Baustein, der vielleicht in einem Vorläufer des Erbmaterials steckte.

Entwickelte sich DNA aus Peptidischen Nukleinsäuren?

Die Entdeckung dieser Di-Aminosäuren ermögliche erstmals eine lückenlose Erklärung der Entwicklung der Erbsubstanz DNA - ausgehend von einigen Molekülen aus dem All. Das sagte am Montag Uwe Meierhenrich vom Fachbereich Chemie/Biologie der Universität. Di-Aminosäuren aus dem kosmischen Material könnten auf der Erde zusammen mit Wasser einen Vorläufer der Erbsubstanz bilden, die so genannten Peptidischen Nukleinsäuren (PNA). "Es ist denkbar, das die PNA eine Vorlage für die Erbsubstanz war", sagte Meierhenrich. "Es gibt aber auch andere Vorschläge dazu, was als Vorläufer des Erbmaterials gedient haben könnte. Dies ist einer von vielen."

Raumsonde entdeckte Lebensmoleküle

In den vergangenen Monaten hatten Forscher des Max-Planck-Instituts für Aeronomie in Katlenburg-Lindau im Kometenstaub steckende Moleküle vorgestellt, die eine von vielen Voraussetzungen für die Produktion des Erbmaterials DNA sind. Diese Moleküle namens "PQQ-artige Co-Enzyme" hatten sie bei der Auswertung von Daten der amerikanischen Sonde "Stardust" entdeckt.

Stoffe im Murchison-Meteoriten von 1969 gefunden

Nach Angaben der Bremer Forscher ist es mit einer verfeinerten Analyse-Technik nun gelungen, aus einem auf der Erde eingeschlagenen Meteoriten die Di-Aminosäuren zu isolieren. Di-Aminosäuren aus Meteoriten könnten auf der Erde zusammen mit Wasser einen Vorläufer des Erbmaterials Desoxiribonukleinsäure (DNA), die so genannten Peptidischen Nukleinsäuren (PNA) bilden.

Arbeitsgruppen unter Leitung von Meierhenrich und dem Chemiker Wolfram Thiemann nahmen für ihre Untersuchungen eine Probe des Murchison-Meteoriten genauer unter die Lupe, der 1969 über Australien niedergegangen war. Sein Material gilt als "rein" und nicht von irdischen Einflüssen verändert.

Entwicklungskette des Lebens gefunden?

Nach Darstellung von Meierhenrich schließen die in Murchison gefundenen Di-Aminosäuren eine Entwicklungskette von den kosmischen Grundsubstanzen Wasserstoff und Kohlenstoff bis zur Erbsubstanz DNA. Zwischen den Grund-Atomen und der biologisch aktiven Substanz DNA liegen demzufolge Aminosäuren, Di-Aminosäuren, PNA und Ribonukleinsäure (RNA). Die PNA ist ähnlich aufgebaut wie DNA, enthält aber als Verbindungskette Di-Aminosäuren. Diese Aufgabe übernehmen in der DNA Zucker und Phosphor.

Ursprung des Lebens: Doch die DNA?

Wie das Leben entstanden ist, wird man vermutlich niemals mit letzter Sicherheit sagen können. Allerdings kann man bestimmen, welche Molekülsorte als Kandidat für dieses Schlüsselereignis in Frage kommt. Die bisherige Meinung: DNA war es sicher nicht, denn sie ist chemisch zu träge. Neue Forschungen widerlegen nun diese Ansicht. Sie zeigen, dass unser Erbmolekül seine eigene Herstellung steuern kann - und zwar im Alleingang. Wie Ronald Breaker und seine Mitarbeiter von der Yale University berichten, kann die DNA gewisse katalytische Fähigkeiten entwickeln. Eine Eigenschaft, die man unter den Biomolekülen bisher nur der RNA und den Proteinen zugesprochen hat.

DNA-Enzyme produzieren DNA-Stränge

Das ist zwar gut und schön, aber für die Entstehung des Lebens waren diese Erkenntnisse nur am Rande relevant. Denn: Wenn die DNA in diesem Szenario eine Rolle gespielt hat, dann muss zunächst erklärt werden, wie sie überhaupt unter den öden und unwirtlichen Bedingungen der Urzeit entstehen konnte. Ein Schritt in diese Richtung gelang nun Breaker und Kollegen in ihrer aktuellen Publikation: Sie stellten durch künstliche Zyklen von Mutation und Selektion DNA-Stücke her, die enzymatisch aktiv sind. Kombinierten sie zwei davon miteinander, dann hefteten die Deoxy-Ribozyme tatsächlich DNA-Bausteine aneinander.

Gemütliche Ursuppe

Diese wichtige Rolle übernimmt in der lebenden Zelle das Enzym DNA-Polymerase. Allerdings um einiges effektiver: Das Eiweißmolekül schafft in der selben Zeitspanne 100.000 mal mehr solcher Umsetzungen. Rein chemisch betrachtet muss es in der Ursuppe also recht gemütlich zugegangen sein. Auch wenn damit bei weitem nicht alle Probleme in diesem Themenbereich gelöst sind, sieht Ronald Breaker die DNA zumindest rehabilitiert. Für ihn ist die DNA wieder ein ernstzunehmender Kandidat für die Suche nach den Urmolekülen des Lebens.

Neue Hinweise: Ursprung des Lebens liegt im All

Bei Laborversuchen zur Kometenentstehung haben Bremer Forscher zusammen mit einem internationalen Team überraschend Aminosäuren nachgewiesen. Die Experimente sind nach Ansicht der Wissenschaftler ein neuer Hinweis darauf, dass die ersten Lebensbausteine möglicherweise mit Kometen aus dem All auf die Erde gekommen sind. Bei dem Experiment simulierten Forscher aus Deutschland, Frankreich und den Niederlanden das chemische Geschehen in jener gigantischen Staubwolke, aus der vor 4,6 Milliarden Jahren das Sonnensystem hervorging. Die Ergebnisse sind in der jüngsten Ausgabe des Wissenschaftsmagazin "Nature" veröffentlicht.

"Menschliche" Aminosäuren entdeckt

In einer Vakuum-Apparatur bedampften sie einen extrem gekühlten Aluminium-Block mit einfachen chemischen Verbindungen wie Wasser, Kohlendioxid, Ammoniak sowie Methanol und bestrahlten die Verbindungen mit ultraviolettem Licht. Was nach Auskunft des Bremer Chemikers Uwe Meierhenrich als Testmaterial für die europäische Kometensonde "Rosetta" gedacht war, entpuppte sich als Überraschung. Beim Erwärmen der auf dem Aluminium-Block gebildeten Eisschichten entdeckten die Forscher 16 verschiedene Aminosäuren, von denen einige auch beim Menschen vorkommen.

Aminosäuren in Meteoriten ...

In Deutschland war neben der Universität Bremen auch das Max-Planck-Institut für Aeronomie in Katlenburg-Lindau beteiligt. Parallel zu dem europäischen Versuch kam eine Forschergruppe der US-Raumfahrtbehörde NASA zu ähnlichen Ergebnissen, entdeckte aber nur drei Aminosäuren. Bisher wurden Aminosäuren zwar schon in Meteoriten gefunden, die auf die Erde aufgetroffen waren. Man glaubte jedoch, sie seien erst beim Flug durch die Erdatmosphäre entstanden, sagte der Bremer Professor Wolfram Thiemann.

Die Suche geht weiter

"Seit 50 Jahren ging man davon aus, dass es diese Aminosäuren nur auf der Erde geben könnte. Jetzt zeigt sich, dass sie überall im All sein können", erläuterte Meierhenrich. Damit liege ein Zusammenhang zwischen den chemischen Prozessen im Weltraum und dem Entstehen von irdischen Leben auf der Hand. Die Suche nach der Herkunft des Lebens soll laut Meierhenrich sowohl auf der Erde als auch im Weltall fortgesetzt werden. "Rosetta" startete im Jahr 2003 zu dem Kometen "Wirtanen", den sie 2011 erreichen soll. Von dem Absetzen einer Landesonde auf dem Kometen versprechen sich die Wissenschaftler weitere Hinweise auf die Zusammensetzung des interstellaren Staubes, der möglicherweise das Leben auf die Erde brachte.