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Sonntag, 17.12.2017
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Kommt das Leben aus dem All?

Biologische Asymmetrie entsteht auch unter Weltraumbedingungen

Ein internationales Wissenschaftler-Team könnte jetzt einen Beleg für die These vorgelegt haben, dass die Bausteine des irdischen Lebens aus dem Weltraum stammen. Die Forscher fanden in einem Experiment mit Aminosäuren heraus, dass die für Organismen typische Asymmetrie der Biomoleküle bereits im interstellaren Raum entstehen kann.
Chirale Moleküle in der "Ursuppe"

Chirale Moleküle in der "Ursuppe"

Biologie ist nicht symmetrisch. Fußballspieler bevorzugen den rechten oder linken Fuß zum Schießen und auch beim Schreiben wird die rechte oder die linke Hand bevorzugt eingesetzt. Eine weitere grundlegende Asymmetrie finden wir in unserem Körper: Das Herz befindet sich an der linken Seite, wohingegen die Leber rechts angeordnet ist. Hier ist die Symmetrie gebrochen.

Warum werden linksförmige Aminosäuren bevorzugt?


Dieses bekannte Phänomen existiert auch auf molekularem Niveau. Biologische Moleküle wie Aminosäuren werden in Proteine nur in der linken Form eingebaut. Zuckermoleküle finden nur in ihrer rechten Form Verwendung in der Desoxyribonukleinsäure DNS. Auch Geschmacks- und Geruchstoffe sind typische Beispiele zur unterschiedlichen Wahrnehmung von rechten und linken Molekülen. In den Naturwissenschaften wird dieses weit verbreitete Phänomen, das im Jahre 1847 von dem französischen Chemiker Louis Pasteur entdeckt worden war, als biomolekulare Asymmetrie bezeichnet.

Zahlreiche Beispiele einer biomolekularen Asymmetrie wurden bisher intensiv und detailliert studiert. Jedoch ist die grundlegende Frage bis heute nicht verstanden. Wie hat die Biologie die linksförmigen Aminosäuren zur Konstruktion von Proteinen ausgewählt? Warum nutzte die Biologie nicht etwa die rechtshändigen Aminosäuren? Beide Formen können im Labor einfach in gleichen Mengen (als so genanntes razemisches Gemisch) hergestellt werden. War dies eine zufällige oder determinierte, das heißt vorherbestimmte Auswahl?


Bestrahlung simuliert Weltraumbedingungen


Ein internationales Team von Wissenschaftlern unter deutsch- französischer Leitung hat den Ursprung dieser Asymmetrie nun bis in den Weltraum zurückverfolgt. Uwe Meierhenrich von der Universität Bremen und Universität Nizza, Laurent Nahon vom Synchrotron-Zentrum Soleil und Dr. André Brack vom CNRS in Orléans vertreten die Meinung, dass der Ursprung der biomolekularen Asymmetrie infolge der Bestrahlung von Aminosäuren bereits im Weltraum stattfand.

Während dieser Bestrahlung werden - so die Vermutung - symmetrische Aminosäuren (razemische Mischungen) asymmetrisch. Um diese Hypothese zu testen, unterzogen die Forscher die symmetrische Aminosäure Leucin zirkular polarisierter Strahlung im ultravioletten Bereich. Zum ersten Mal wurde damit eine Aminosäure in fester Phase dieser Strahlung im Labor ausgesetzt, um Weltraumbedingungen zu simulieren.

Ungleichgewicht durch selektiven Abbau


Meierhenrichs und Nahons Arbeitsgruppen setzten eine neue analytische Methode ein, die es ihnen überraschenderweise erlaubte, den selektiven Abbau der Linksform der Aminosäure Leucin nach Bestrahlung mit rechts zirkular polarisierter Strahlung zu beobachten. Ein hoher Enantiomerenüberschuss von 2,6 Prozent der Aminosäure Leucin wurde gemessen. Die Ergebnisse werden in der internationalen Ausgabe der Zeitschrift Angewandte Chemie veröffentlicht.

Uwe Meierhenrich sagte, dass "der Durchbruch unserer intensiven Studien, an denen wir jahrelang oft Tag und Nacht arbeiteten, mit der Idee kam, Aminosäuren in fester Phase zu bestrahlen. Vorherige Experimente in Laboratorien der USA setzten Aminosäuren in flüssiger Phase ein, also als wässrige Lösung, was unter interstellaren Gesichtspunkten nicht als repräsentativ angesehen werden kann."

Die Ergebnisse könnten weitreichende und faszinierende Konsequenzen zum Verständnis des Ursprungs des Lebens und dessen Evolution auf der Erde haben. Nach Ansicht der Forscher legen die Ergebnisse nahe, dass die biomolekulare Asymmetrie von Aminosäuren bereits im interstellaren Weltraum erzeugt worden war, lange vor dem Ursprung und der biologischen Evolution des Lebens auf der Erde. Später wurden die asymmetrischen Aminosäuren vermutlich via
(Mikro-) Meteoriten und Kometen auf die Erde geliefert, wo sie den Ursprung des Lebens auslösten.
(Universität Bremen, 22.07.2005 - NPO)
 
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