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Chiralität: L-Aminosäureüberschuss durch wässrige Meteoriten?

Viele, aber durchaus nicht alle Meteoriten enthalten überwiegend Aminosäuren in der so genannten L-Enatiomer-Variante. Dies ermittelten Daniel Glavin and Jason Dworkin von NASA durch Analysen von drei in der Antarktis gefundenen Meteoriten-Typen. Ihre Studie liefert damit eine alternative Hypothese zur Erklärung der Homochiralität, also dem einseitigen Enantiomer-Mischungsverhältnis dieser Moleküle auf der Erde. Mit ihr ließe sich womöglich erklären, warum als natürliche Aminosäure-Bausteine der Proteine auf der Erde die L-Form deutlich dominiert.

Glavin and Dworkin hatten im "Murchinson"-CM- und dem "Orgueill"-Cl-Meteroiten Aminosäuren mit fünf Kohlenstoffen untersucht und festgestellt, dass dort beispielsweise Isovalin überwiegend in L-Form vorliegt. Dies bestätigt zunächst nur einige andere Untersuchungen, die ähnliche Ergebnisse erbracht hatten.

Als eine Ursache für diese offensichtliche Dominanz der L-Aminosäuren auch im All war allerdings bisher häufig die Bestrahlung mit zirkular polarisiertem Licht diskutiert worden. Die Strahlung, die etwa von Weißen Zwergen ausgeht oder an in Magnetfeldern ausgerichteten Staubpartikel entsteht, könnte bevorzugt die D-Enantiomere von Aminosäuren im Weltall zerstört haben.

Nur L-Aminosäuren seien daher in größerer Menge mit Meteoriten auf die Erde gelangt und zum bevorzugten biochemischen Startmaterial geworden, so die Wissenschaftler. Zu dieser These passt jedoch nicht der Befund, den die beiden Nasa-Forscher an zwei CR-Meteoriten erhielten: Dort liegen Isovalin und andere Aminosäuren zu gleichen Teilen in L- und D-Form vor, obwohl auch diese Meteorite ähnlich wie alle anderen bestrahlt worden sein dürften. Demnach könne polarisierte Strahlung nicht in jedem Fall die Ursache des asymmetrischen Aminosäurevorkommens erklären.

CR-Meteoriten gelten als die ursprünglichsten kohligen Chondrite. Die Forscher vermuten nun, dass in den später auseinander gebrochenen Mutterkörpern dieses Meteoriten-Typs deutlich seltener Reaktionsräume vorhanden waren, in denen teilweise flüssiges Wasser vorlag. Daher konnten bestimmte chemische Reaktionen hier nicht ablaufen, die in den wässrig stark umgeformten CM- und Cl-Meteoriten dagegen nach und nach mehr L-Aminosäuren produziert haben.

Bei den dort in Frage kommenden, wasserabhängigen Reaktionen könnte es sich etwa um eine stereoselektive Variante einer Strecker-Cyanohydrin-Synthese gehandelt haben. Die nötigen Ausgangsstoffe HCN und Ammoniak sowie organische Ketone und Aldehyde waren auf vielen Asteroiden wohl ausreichend vorhanden.

Die Forscher spekulieren, dass mit vielen Meteoriten L-Aminosäuren auf die Erde gelangten, die durch wässrige Reaktionen entstanden waren. Einige stabile Moleküle wie L-Isovalin seien dann zwar womöglich selten selbst als Bausteine des Lebens benutzt worden, hätten aber selektiv katalytisch die weitere Entwicklung beeinflusst und zur weltweiten Dominanz der L-Formen in der Biochemie der Erde beigetragen. (jo)

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  • Quellen
Glavin, D., Dworkin J.P.: Enrichment of the amino acid L-isovaline by aqueous alteration on CI and CM meteorite parent bodies. In: Proceedings of the National Academy of Science 10.1073.pnas.0811618106, 2009.

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