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Leben aus dem All: Chemiker simulieren Siegeszug linksdrehender Moleküle

Wüstenhitze, ein bisschen Wasser, ein paar Meteoriten - mehr war nicht nötig, um die Bausteine des Lebens auf der Erde zusammenzubrauen. US-Chemiker schließen aus Simulationen, dass die in der Ursuppe entstandene Dominanz linksdrehender Moleküle kein Zufall war.

Was ist besser: links oder rechts? Diese Frage stellen sich nicht nur Bürger vor einer politischen Wahl, sondern auch Chemiker. Denn es gibt von vielen Molekülen zwei verschiedene Versionen: eine linkshändige und eine rechtshändige. Welche aber ist die stabilere, bessere?

Ribosom in der Simulation: Linksdrehende Aminosäuren im Vorteil
Courtesy Los Alamos National Laboratory

Ribosom in der Simulation: Linksdrehende Aminosäuren im Vorteil

Bei den Aminosäuren, den Bausteinen von Eiweißen, scheint es zumindest auf der Erde eine klare Präferenz zu geben: die linke Ausgabe. Warum das so ist, glauben US-Chemiker jetzt bei Laborversuchen herausgefunden zu haben. Die linksdrehenden Aminosäuren hätten sich unter den Bedingungen der frühen Erde besser durchgesetzt als die rechtsdrehenden, berichtete Ronald Breslow von der Columbia University in New York auf dem Treffen der American Chemical Society in New Orleans.

Wie die Aminosäuren vor Milliarden Jahren auf die Erde gekommen sind, ist schon länger bekannt: Huckepack auf Meteoriten. Auf dem Weg zur Erde waren die Meteoriten Strahlung ausgesetzt, die von Neutronensternen stammte. Diese Strahlung hat eher die rechtsdrehenden Aminosäuren zerstört, so dass die linksdrehenden Aminosäuren schließlich in der Überzahl waren. Dies hatten Forscher bereits in früheren Studien gezeigt. So fanden sich auf der Oberfläche von Meteoriten, die auf der Erde niedergegangen waren, tatsächlich mehrheitlich linksdrehende Aminosäuren.

Wie konnte es aber geschehen, dass die rechtsdrehenden Aminosäuren fast völlig von der Bildfläche verschwunden sind? Um diese Frage zu beantworten, haben Breslow und seine Kollegen im Labor die Bedingungen simuliert, die nach einem Meteoriteneinschlag auf der Erde herrschten: hohe Temperaturen und nur geringe Mengen Wasser.

Die Forscher entdeckten zwei Mechanismen, die zur Dominanz der linksdrehenden Aminosäuren beitragen: Die vorhandenen Aminosäuren drängen den neu entstehenden ihre eigene Orientierung auf, und vorhandene links- und rechtsdrehende Aminosäuren verbinden sich beim Kristallisieren miteinander. Dadurch bleiben nur diejenigen Aminosäuren im Wasser gelöst zurück, die keinen Partner finden: die überschüssigen linksdrehenden Aminosäuren. Unter Bedingungen, wie sie nach einem Einschlag der Meteoriten auf der Erde geherrscht haben, setzen sich diese anschließend auch durch, erklärte Breslow.

Wie aus den Bausteinen des Lebens schließlich das Leben selbst entstand, ist unbekannt. Fest steht allerdings, dass der Siegeszug gleich orientierter Moleküle, etwa der linksdrehenden, wichtig für die Entstehung des Lebens war. Wenn man rechts- und linksdrehende Aminosäuren mische, änderten sich die Eigenschaften von Proteinen enorm, sagte Breslow. "Das Leben würde mit einer zufälligen Mixtur nicht funktionieren."

Mit Ausnahme weniger Bakterien, die aus rechtsdrehenden Aminosäuren aufgebaut sind, wird die Erde von den linksdrehenden Varianten dominiert. Dies gehe auf die Saat der Meteoriten zurück, erklärte der Wissenschaftler. Genauso gut sei aber ein Universum denkbar, dass genau spiegelbildlich zu unserem aufgebaut sei. Vermutlich würde es dort rechtsdrehende Aminosäuren geben. "Deshalb ist es nur halb ein Scherz, wenn ich sage, dass es in diesem Universum auf der anderen Seite jemanden gibt, dessen Herz auf der rechten Seite sitzt", sagte Breslow.

Der Forscher glaubt, dass die beschriebene Selektion der Lebensbausteine auch anderswo im Universum stattfinden könnte: "Meteoriten können natürlich überall landen. Auf einem anderen Planeten mit Wasser und allem anderen, was das Leben benötigt, sollte der Prozess auf die gleiche Weise anlaufen." Die Arbeit der Forscher bestätigt die sogenannte Panspermien-Hypothese, nach der Meteoriten die Grundbausteine des Lebens auf die Erde brachten. Diese findet unter Forschern immer mehr Verbreitung.

hda/ddp

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