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News: Biomoleküle aus dem All

Der Ursprung des Lebens auf der Erde liegt weitgehend im Ungewissen. Doch hie und da offenbart sich ein vielversprechendes Puzzlestück: So konnten nun Wissenschaftler zeigen, wie die Teilchen des Sonnenwindes kosmische Moleküle in biologisch relevante Verbindungen umwandeln. Ob diese Erkenntnis allerdings wirklich ins Puzzle des Lebens passt, steht noch in den Sternen.
Die Leere des Weltraums ist sprichwörtlich, und doch beherbergen die unendlichen Weiten unzählige Teilchen und Staubkörner. Die Erde sammelt auf ihrer Bahn einen Teil dieser Partikel ein, sodass jährlich etwa 3000 Tonnen kosmischen Staubs auf ihre Oberfläche niedergehen. Könnten bei einer derartigen Menge an außerirdischem Material nicht vielleicht einige Körnchen auch den Keim des Lebens gesät haben?

Lubomir Gabla und seine Mitarbeiter von der Jagiellonian University in Polen gingen dieser Frage nach und untersuchten, inwieweit sich organische Moleküle aus dem All unter bestimmten Bedingungen in biologisch wichtige Verbindungen umwandeln. Dazu betrachteten sie das Anthracen, eine Kohlenstoffverbindung, die auch in unserem Sonnensystem häufig anzutreffen ist. Die 14 Kohlenstoff- und zehn Wasserstoffatome des Moleküls bilden zusammen eine Struktur aus drei aneinander gereihten Benzolringen. Es kommt vor allen Dingen in gefrorener Form zusammen mit Wasser in Kometen vor, aber auch als Mikrometer-große Staubkörner in deren Spur.

Die Forscher simulierten im Labor die Bedingungen im Weltraum, indem sie eine dünne Schicht der organischen Verbindung auf einem Substrat abschieden und es im Vakuum auf 150 Kelvin abkühlten. Dann bombardierten sie die Probe mit niederenergetischen Protonen von ungefähr 3500 Elektronenvolt – vergleichbar mit jenen Energien im Sonnenwind – und bliesen Wasserdampf auf die Molekülschicht. Letzteres sollte den Effekt verdampfenden Wassers nachahmen.

Nachdem auf das Anthracen 1017 Protonen pro Zentimeter niedergeregnet waren, was bei gegenwärtiger Intensität des Sonnenwindes einer Bestrahlungsdauer von rund 100 Jahren entspricht, konnten Gabla und seine Kollegen eine gelblich-braune Kruste auf der ursprünglich weißen Oberfläche entdecken. Untersuchungen der Substanz im Massenspektrometer erwiesen, dass es sich dabei um so genannte Chinone handelt – aromatische Moleküle, die zwei Carbonylgruppen (Kohlenstoff-Sauerstoff-Gruppen) aufweisen. Derartige Moleküle kommen in vielfältiger Form in allen Hauptgruppen von Organismen vor und sind dort am Stoffwechsel beteiligt.

Damit konnten die Forscher zeigen, dass diese biologisch wichtigen Verbindungen im All entstehen können. Zwar dringen die niederenergetischen Protonen nur einige hundert Nanometer in eine Anthracenschicht ein und würden damit nicht direkt die Zusammensetzung kilometergroßer Kometenkerne verändern; jedoch weist der feinkörnige, interstellare Staub, den der Komet in seinem Fahrwasser zurücklässt, ein großes Verhältnis zwischen Oberfläche und Volumen auf – also ideale Voraussetzungen für eine effektive Umsetzung des Materials. Zeit genug wäre auf jeden Fall, denn es dauert etwa 10 000 bis 100 000 Jahre bis die freigesetzten Staubkörner von den oberen Atmosphärenschichten der Erde aufgesammelt werden.

Die Forscher vermuten, dass die Körnchen auch die Reise hinab auf die Erdoberfläche überstehen würden und nicht in der Atmosphäre verglühen. So könnten sie einst bei der Entstehung des Lebens eine maßgebliche Rolle gespielt haben – ihre biologische Funktion ist immerhin bestätigt. Doch ist dies nur eine von vielen Möglichkeiten.

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