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Ursprung des Lebens: Zitronensäure hilft Protozellen auf die Sprünge

Zelle als Laser

Das Leben begann mit der RNA-Welt: Eine Schutzhülle aus Fetten umschließt das RNA-Molekül, das sich selbsttätig verdoppelt und so als Erbgut fungiert – das vermuten Forscher schon lange. Der Haken an dieser Hypothese ist, dass die für beide Komponenten nötigen Bedingungen sich gegenseitig ausschließen. Das Problem sind Magnesiumionen. Diese zweifach positiv geladenen Teilchen sind zwingend notwendig, damit sich RNA vervielfältigen kann. Gleichzeitig aber zerstört Magnesium die Membranen der Protozellen – es bildet mit Fettsäuren unlösliche Salze. Daher hat die Hypothese der so genannten RNA-Welt ein erhebliches Problem.

Nun aber haben Katarzyna Adamala und der Chemie-Nobelpreisträger Jack Szostak eine mögliche Lösung dieses Problems gefunden, und zwar in Form der Zitronensäure. Deren Salz, das Zitrat, gehört zu einer Gruppe von Stoffen, die mit zweiwertigen Ionen so genannte Komplexe bilden. Diese Verbindungen sind so gut löslich, dass sie mit Fettsäuren keine unlöslichen Salze mehr bilden und so Membranen nicht zerstören. Gleichzeitig aber behalten Ionen in Komplexen einen Teil ihrer chemischen Identität. Es ist also möglich, einen Komplexbildner zu finden, der die Membran schützt, die Funktion des Magnesiums beim Vervielfältigen der RNA jedoch nur wenig beeinträchtigt.

Szostak und Co untersuchten deswegen eine Reihe bekannter Komplexbildner wie Oxalsäure und EDTA, ob sie diese Doppelfunktion erfüllen. Beim Zitrat wurden sie fündig. Zusätzlich zeigte sich, dass das Molekül außerdem einzelsträngige RNA vor dem Zerfall schützt, der ihr ebenfalls durch das Magnesium droht. Damit beseitigt die Zitronensäure einige wesentliche Probleme der RNA-Welt-Hypothese, und die Annahme ist plausibel, dass dieses Molekül zum chemischen Grundstock der allerersten Organismen gehörte.

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