Forschung zur Entstehung des Lebens
In der Biochemie gibt es unzählige Beispiele, wie bereits vorhandene Biomoleküle zur Bildung von weiteren Biomoleküle beitragen. Auch unter Umweltbedingungen, wie sie im interstellaren Raum herrschen, beschleunigen die Reaktionsprodukte von Peptidbildungen die Bildung längerer und chemisch vielfältigerer Peptide. Dies zeigten Laborexperimente eines internationalen Forschungsprojekts, das von Serge A. Krasnokutski von der Universität Jena initiiert wurde.
Dass einfache, im Weltraum häufig vorkommende Ausgangsstoffe in der Lage sind, auf Staubpartikeln bei sehr niedrigen Temperaturen Peptide zu bilden, hatte Krasnokutski bereits in früheren Arbeiten bewiesen. „Die Frage ist also nicht, ob Peptide im Weltraum entstehen können, sondern ob die organischen Moleküle, die wir unter Weltraumbedingungen erzeugen konnten, dazu fähig sind, weitere Biomoleküle zu bilden“, erklärt der Physiker.
Für ihre Experimente brachten die Forschenden unter Ultrahochvakuum Kohlenstoffatome, Kohlenmonoxid und Ammoniak auf eine auf –263°C gekühlte Oberfläche. Dies ist die übliche Temperatur von Molekülwolken, aus denen Planetensysteme entstehen. „Aus diesen Ausgangsstoffen entsteht zunächst sogenanntes Aminoketen, eine sehr reaktive Verbindung, aus der die Peptidketten entstehen“, erklärt Krasnokutski. Am Anschluss an das Experiment entfernten die Forschenden alle flüchtigen Chemikalien. Dann wiederholten sie die Reaktion an der Oberfläche, die nun bereits die Reaktionsprodukte aus dem ersten Experiment trug. Dem Team gelang es, zu zeigen, dass der organische Rückstand nicht einfach als Ausgangsmaterial in die neuen Moleküle eingebaut wurde, sondern stattdessen die Polymerisation neuer Substanzen katalytisch förderte.
Einen unerwarteten Effekt beobachteten die Forscher, als sie zusätzlich atomaren Wasserstoff zu der Reaktion hinzufügten. „Atomarer Wasserstoff ist hochreaktiv. Wir wären davon ausgegangen, dass er die Zwischenprodukte abreagieren lässt, bevor sie zu den Peptiden weiterreagieren könnten“, führt er aus. Das Gegenteil war jedoch der Fall.
„Die Experimente sprechen dafür, dass bereits aus wenigen einfachen und kosmisch häufigen Ausgangsstoffen eine vergleichsweise vielfältige Peptidchemie entstehen kann“, fasst der Jenaer Wissenschaftler die Arbeit zusammen. Und er ergänzt: „Und zwar schon unter Bedingungen, wie sie bei der frühen Entwicklung von Stern- und Planetensystemen vorkommen.“
