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DNA-Basen in Meteoriten entdeckt

Cytosin und Thymin vervollständigen Nachweis aller fünf Erbgut-Buchstaben in Meteoriten

Nukleobasen
Lebensbausteine wie DNA-Basen könnten einst aus dem Wll auf die Erde gebracht worden sein. © NASA Goddard/ CI Lab, Dan Gallagher

„Himmlische“ Lebensbausteine: Forscher haben nun auch die letzten beiden noch fehlenden DNA-Buchstaben in Meteoriten nachgewiesen – die DNA-Basen Cytosin und Thymin. Damit ist nun belegt, dass alle Bausteine des Erbguts auch im Weltall vorkommen und einst durch Einschläge auf die Erde gelangt sein könnten. Wahrscheinlich seien solche DNA-Komponenten auf interstellaren Staubkörnchen gebildet und dann durch Meteoriten zur Erde gebracht worden, so die Forscher in „Nature Communications“.

Schon länger gibt es die Vermutung, dass wichtige Bausteine des Lebens nicht allein in der „Ursuppe“ entstanden, sondern möglicherweise durch Meteoriten und Kometen auf die junge Erde gelangten. Den Messdaten von Raumsonden und Analysen von Meteoritenproben belegen, dass organische Verbindungen wie Zucker, Aminosäuren und auch einige DNA-Basen im Staub und Eis dieser Himmelskörper enthalten sein können.

Von den fünf in der irdischen DNA und RNA verbauten Basen wurden drei bereits in Himmelskörpern nachgewiesen: die beiden Purinbasen Adenin und Guanin, deren Molekülgerüst aus zwei Ringen besteht, sowie die Pyrimidinbase Uracil, die in RNA vorkommt und aus nur einem Ring aufgebaut ist.

Extraktion im „Cold Brew“

Jetzt ist es einem Team um Yasuhiro Oba von der Universität Hokkaido gelungen, auch die beiden noch fehlenden Pyrimidinbasen in Meteoriten aufzuspüren. Für ihre Studie hatten sie Proben der drei kohlenstoffhaltigen Meteoriten Murchison, Murray und Tagish Lake einem speziellen, besonders schonenden Extraktionsverfahren unterzogen. Denn sie vermuteten, dass die beiden besonders fragilen Basen Cytosin und Thymin durch die bisher gängige Methode zerstört wurden.

Anders als in früheren Ansätzen nutzte das Team deshalb zur Extraktion der Moleküle aus den zermahlenen Proben keine heiße Ameisensäure, sondern verwendete kaltes Wasser und Ultraschall. „Wir haben eine Technik eingesetzt, die eher einem Cold Brew statt heißem Tee entspricht und daher empfindlichere Verbindungen schont“, erklärt Koautor Jason Dworkin vom Goddard Space Flight Center der NASA. Die Extrakte wurden dann mithilfe von Chromatografie und Massenspektrometrie analysiert.

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Cytosin, Thymin und ihre Vorstufen gefunden

Die Analysen waren erfolgreich: „Wir haben verschiedene Pyrimidin-Nukleobasen identifiziert, darunter Cytosin, Thymin und Uracil sowie mehrere Strukturisomere dieser Basen wie Isocytosin, Imidazol-4-Karbonsäure und 6-Methyluracil“, berichten die Wissenschaftler. Allerdings waren die Konzentrationen dieser Basen und ihrer Vorstufen im Meteoritenmaterial mit nur wenigen parts per billion extrem gering – so gering, dass sie theoretisch auch durch Kontamination in das Material gelangt sein könnten.

Um eine solche Kontamination auszuschließen, analysierten die Forscher zusätzlich Proben aus dem Erdreich, in dem Murchison-Meteorit gefunden worden war. Zwar wurden wie erwartet auch darin einige DNA-Basen und verwandte Moleküle nachgewiesen, aber nicht alle. Zudem unterschied sich der Aufbau einiger dieser Verbindungen von denen im Meteoritenmaterial. Das Team hält es daher für eher unwahrscheinlich, dass die DNA-Basen allein durch irdische Kontamination in die Proben gelangt sind.

Kompletter Satz der Nukleobasen

Damit ist es nun gelungen, alle fünf „Buchstaben“ des Erbguts in Meteoritenproben nachzuweisen. Diese Lebensbausteine könnten demnach einst über Weltraumstaub und Meteoriten auf die frühe Erde gelangt sein. „Wir haben damit jetzt den Beweis, dass der komplette Satz an Nukleobasen, der heute in Lebewesen vorkommt, schon zur Zeit der Lebensentstehung auf der Erde verfügbar gewesen ist“, erklärt Koautor Danny Glavin vom Goddard Space Flight Center der NASA. (Nature Communications, 2022; doi: 10.1038/s41467-022-29612-x)

Quelle: NASA/Goddard Space Flight Center

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