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Bild der Wissenschaft 6/2002
Lebensmoleküle
aus dem All
Erstmals ist es gelungen, im Experiment nachzuahmen, wie Aminosäuren
unter Weltraumbedingungen entstehen.
Die sprichwörtliche Ursuppe, aus der sich vor vielleicht vier Milliarden
Jahren das Leben zusammengebraut haben soll, könnte mit Ingredienzen
aus dem All angereichert worden sein. Nun ist es zwei internationalen Forschungsteams
geglückt, im Labor Weltraum-Eis mit Aminosäuren zu erzeugen. Diese
Moleküle sind die Bestandteile der Proteine und somit notwendige Voraussetzungen
für alle biologischen Prozesse. Die Experimente erhärten die Hypothese,
dass Kometen und interplanetarischer Staub einst wichtige Bausteine für
die Entstehung des Lebens auf die Erde gebracht haben.
Kometen sind die Relikte einer riesigen Gas- und Staubwolke, aus der sich
vor 4,6 Milliarden Jahren unser Sonnensystem gebildet hat. Auf die eisige
Spur kamen Guillermo Munoz Caro vom niederländischen Observatorium
Leiden und Uwe Meierhenrich von der Universität Bremen zusammen mit
weiteren europäischen Forschern, als sie Vorgänge bei der Kometenentstehung
simulierten. In einer Vakuumapparatur in Leiden installierten sie einen
Aluminiumblock, den sie mit flüssigem Helium auf minus 261 Grad Celsius
abkühlten. In die Apparatur steckten die Wissenschaftler einfache chemische
Verbindungen, wie sie in Wolken zwischen den Sternen vorkommen: Wasser,
Kohlendioxid, Kohlenmonoxid, Ammoniak und Methanol im Verhältnis von
2:1:1:1:1. Die auf dem Kühlblock entstandenen dünnen Eisschichten
wurden während ihrer Ablagerung mehrere Stunden lang UV-Strahlung ausgesetzt.
Das ahmte den Einfluss des Sonnenlichts nach, dessen Energie molekulare Strukturen
aufbrechen und neue knüpfen kann. Bei der Analyse des Eises fanden die
Forscher 16 verschiedene Aminosäuren. 6 davon spielen eine biologische
Rolle: Glycin, Alanin, Valin, Prolin, Serin und Asparaginsäure.
Ein Team um Max Bernstein synthetisierte mit einem ähnlichen Verfahren
am NASA Ames Research Center im kalifornischen Moffet Field ebenfalls Aminosäuren:
Glycin, Alanin und Serin. Als Ausgangsbasis verwendeten die Forscher eine
Mixtur aus Wasser, Methanol, Ammonial und Blausäure im Verhältnis
20:2:1:1.
Dass Aminosäuren aus dem All auf die Erde gelangen können, ist
aus der Untersuchung von Meteoriten schon länger bekannt. Über
70 wurden allein im australischen Murchison-Meteoriten aufgespürt. Einer
Hypothese zufolge bilden sie sich erst nach der Entstehung des Sonnensystems
aus Kohlenstoff, Stickstoff und Wasserstoff unter der Einwirkung von Wasser
in den Planetoiden, von den viele Meteoriten abstammen. Die neuen Experimente
zeigen aber, dass Aminosäuren auch schon früher erzeugt worden
sein könnten: in Eis, das winzige Staubkörnchen umhüllte –
und zwar ohne viel Wasser, wie Munoz Caros Team demonstriert hat. Das macht
verständlich, warum Teile der von Kometen stammenden Meteoriten reich
an Deuterium sind: Der schwere Wasserstoff wird bei photochemischen Reaktionen
im interstellaren Medium häufiger eingebaut, als bei den späteren
wässrigen Prozessen im Sonnensystem.
Bei der europäischen Rosetta-Mission werden die Astrochemiker ihre
Forschungen vor Ort überprüfen können: Die Sonde wird 2011
auf dem Kometen Wirtanen ein Landegerät absetzen, das die Zusammensetzung
seines Eises analysieren soll. Schon vorher wird die Raumsonde Stardust Kometenstaub
im All auffangen und 2006 zur Analyse auf die Erde bringen.
Von der Bildung organischer Moleküle zur Entstehung des Lebens ist
es freilich noch ein weiter Weg (siehe „Dreck am Badewannenrand“, Seite 45).
„Man kann ewig Geologie studieren. Aber zu wissen, wie sich die verschiedenen
Arten von Gestein bilden, hilft nicht viel, wenn man verstehen will, wie
daraus die Pyramiden von Teotihuacán, das Tadsch Mahal oder Tonys
Taverne errichtet wurden“, sagt Everett L. Shock von der Washington University
in St. Louis, Missouri. „Doch die Erforschung der chemischen Bausteine des
Lebens zeigt, dass sie weit verbreitet sind und auch ohne das Vorhandensein
von Leben existieren können.“ Das erhöht die Chancen für die
Existenz von außerirdischem Leben. „Da das Material, aus dem sich alle
Planetensysteme bilden, aus den Gas- und Staubwolken des interstellaren Mediums
stammt, muss es in allen Sonnensystemen Aminosäuren geben, die für
die Entstehung von Leben verfügbar sind“, schreibt Bernsteins Team am
Ende des Forschungsberichts.
Autor: Rüdiger Vaas
Last updated January 2003