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Die wunderbare Händigkeit der Moleküle. Vom Ursprung des Lebens aus der Asymmetrie der Natur


Die Bausteine lebender Systeme, insbesondere die Aminosäuren und die Zucker, zeigen eine bestimmte festgelegte Asymmetrie: Von zwei spiegelbildlich gleichen Anordnungen der Atome im Molekül kommt in der Natur stets nur die eine vor. Numeriert man die Atome im Molekül nach einer von den Chemikern festgelegten Ordnung, so folgen sie in den Aminosäuren einer Linksschraube. Deshalb nennt man die Aminosäuren linkshändig, entsprechend die Zucker rechtshändig.

Die Ursachen für diese "Händigkeit" (gebräuchlicher ist in der Fachliteratur die Bezeichnung Chiralität) sind das Thema dieses vorzüglichen Buches. Trotz intensiver Erforschung dieser Ursachen ist man bis heute noch nicht zu einem eindeutigen Schluß gekommen. Es werden zwei völlig verschiedene Hypothesen diskutiert:

- Konvention. Es wäre möglich, daß in einem frühen Stadium der Evolution des Lebens eine der beiden an sich gleichwertigen Varianten durch zufälligen Symmetriebruch bevorzugt wurde. Die nichtlineare Dynamik der Evolution könnte dann diesen historischen Zufall für alle Zeiten fixiert haben. Einer analogen Fixierung begegnen wir in der Technik, die sich historisch bedingt auf Rechtsschrauben festgelegt hat.

- Determination durch tieferliegende Naturgesetze. Seit 1956 wissen wir, daß die schwache Wechselwirkung als einzige unter den vier fundamentalen Naturkräften die Paritätssymmetrie verletzt: Ein ihr unterliegender Prozeß kann in der spiegelbildlichen Konfiguration anders ablaufen. Wir wissen auch, daß die Natur linksdrehende Wechselwirkungen bevorzugt. Es liegt somit nahe, die Händigkeit der Moleküle mit den Eigenschaften der schwachen Wechselwirkung in Verbindung zu bringen.

Bis heute hat die Forschung nicht endgültig entscheiden können, welche dieser beiden Hypothesen zutrifft oder ob sogar noch andere Ursachen im Spiel sind. Der Aachener Elementarteilchenphysiker Dieter Rein legt beide Möglichkeiten dar, favorisiert aber – für sein Fachgebiet naheliegend – die zweite Variante. Eigene Arbeiten über die schwachen energetischen Differenzen zwischen Molekülen verschiedener Händigkeit haben ihn nämlich erst auf die Fragen der präbiotischen Evolution gebracht.

Mit dieser Vorgeschichte beginnt auch das Buch. "Asymmetrie und Ursprung des Lebens" ist das einführende Kapitel überschrieben. Es folgen Kapitel über molekulare Asymmetrie, optische Aktivität und ihre mögliche Entstehung. Im folgenden wird im Detail ausgearbeitet, warum sich extrem schwache mikroskopische Ursachen zu makroskopisch sichtbaren Folgen verstärken konnten. Acht präzise geschriebene Anhänge liefern genauere Informationen zu Detailfragen, und ein Glossar vermittelt die wichtigsten Begriffe.

Das Buch genügt hohen Ansprüchen an den Darstellungsstil, an Genauigkeit und Vielseitigkeit. Es vermittelt nicht nur tiefere Einblicke in die Forschung auf einem speziellen, sehr fundamentalen Sektor der Naturwissenschaften; man erfährt auch viel über den allgemeinen Hintergrund. Wie auf einer spannenden Exkursion wird man durch verschiedene Gebiete der modernen Physik, Chemie und Biologie geführt. Das vorbildlich geschriebene populärwissenschaftliche Werk kann allen Lesern empfohlen werden, die sich für Grundlagen interessieren und ihr Weltbild erweitern möchten.



Aus: Spektrum der Wissenschaft 2 / 1994, Seite 120
© Spektrum der Wissenschaft Verlagsgesellschaft mbH
2 / 1994

Dieser Artikel ist enthalten in Spektrum der Wissenschaft 2 / 1994

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