Bausteine des Lebens Vulkane als Brutstätte von Aminosäuren

Das Leben entstand aus der Ursuppe. Woher die ersten Biomoleküle stammen könnten, haben Forscher jetzt bei einer Untersuchung 50 Jahre alter Proben herausgefunden. Die ersten Aminosäuren bildeten sich womöglich in der Nähe von Vulkanen.


In den Archiven der Forschungsinstitute schlummert so mancher unentdeckte Schatz. Dies haben jetzt amerikanische Wissenschaftler festgestellt, als sie 50 Jahre alte Originalproben eines bahnbrechenden Experiments zur Entstehung des Lebens entdeckten und erneut analysierten. Das Ergebnis: Die ersten Bausteine des Lebens - die Aminosäuren - könnten sich in und an vulkanisch aktiven Inseln gebildet haben - und nicht wie bislang meist angenommen im Meer oder auf bereits ausgebildeten Landmassen. Daneben existiert noch die Theorie, dass Aminosäuren mit Meteoriten auf die Erde gelangten.

Die neu analysierten Proben stammen aus dem Vermächtnis des 2007 verstorbenen US-Chemikers Stanley Miller. Er hatte 1953 erstmals nachgewiesen, dass sich die Biomoleküle aus einer Mischung einfacher Gase wie Methan, Ammoniak und Wasserstoff bilden können, wenn sie einer elektrischen Entladung ausgesetzt sind. Die nun publizierten Ergebnisse gehen auf eine Abwandlung dieses Experiments zurück, die Miller selbst nie veröffentlicht hat, wie Jeffrey Bada von der Scripps Institution of Oceanography in La Jolla und seine Kollegen im Fachmagazin "Science" (Bd. 322, S. 404) berichten.

Miller benutzte für seine Versuche drei verschiedene Varianten der gleichen Apparatur. In allen Fällen wurde Wasser erhitzt, dessen aufsteigender Dampf eine Strömung erzeugte. Diese transportierte eine Gasmischung, deren Zusammensetzung nach damaligem Wissen der frühen Erdatmosphäre entsprach, zu zwei Elektroden, an denen eine elektrische Entladung einen Blitz simulierte. Nach mehreren Tagen bildete sich dabei ein Gemisch größerer und kleinerer organischer Moleküle, darunter auch Aminosäuren, wie sie Organismen zum Bau von Eiweißverbindungen verwenden.

Mehr Aminosäuren entdeckt

Das zweite Experiment unterschied sich im Aufbau lediglich durch ein zusätzlich eingebautes Saugventil, das den Wasserdampf schneller strömen ließ und die Dynamik veränderte. Die dritte Variante verwendete ein anderes Entladungssystem. Von allen Versuchen nahm Miller Proben, die er bis zu seinem Tod im Labor aufbewahrte.

Bada, der mit Miller zusammenarbeitete und ein enger Freund von ihm war, bearbeitete nun diese mittlerweile eingetrockneten Proben und analysierte sie. Dabei stellte er zum einen fest, dass das Originalexperiment nicht 5 verschiedene Aminosäuren produziert hatte, wie Miller damals glaubte, sondern 14. Zum anderen entpuppte sich das zweite, unveröffentlichte Experiment mit der zusätzlichen Wasserdampfinjektion als noch deutlich ergiebiger: Bada fand 22 Aminosäurevarianten und noch einige Stickstoffverbindungen, die Miller mit den damaligen Methoden nicht nachweisen konnte.

Heute wisse man, dass die Zusammensetzung der Uratmosphäre nicht der entsprach, die Miller verwendete, erläutert Bada. Doch die Bedingungen des zweiten Experiments entsprächen exakt denen, die einst in den Dampfwolken von Vulkanen herrschten. Da dort zudem ständig elektrische Entladungen stattfinden, ist auch die nötige Energie vorhanden. Zusammen lässt das laut Bada nur die Schlussfolgerung zu, dass die ersten Lebensbausteine innerhalb von Vulkanen entstanden - und ähnliche Prozesse möglicherweise auch auf anderen Planeten stattfinden.

So überzeugend die Ergebnisse des Miller-Experiments auch sein mögen, es kann nicht erklären, warum in Lebewesen auf der Erde praktisch nur linkshändige Versionen der Aminosäuren vorkommen. Beim Experiment selbst entstehen nämlich zu gleichen Teilen rechts- wie linkshändige Ausgaben. Chemiker der Columbia University in New York haben im April eine Theorie für den Siegeszug linksdrehender Moleküle vorgestellt, in der Meteoriten eine entscheidende Rolle spielen. Demnach genügten Wüstenhitze und ein bisschen Wasser, um die Bausteine des Lebens auf der Erde zusammenzubrauen.

hda/ddp



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