News: Verbesserte Rezeptur
Vor 50 Jahren bewies Stanley Miller, dass wichtige Moleküle des Lebens aus einer einfachen "Ursuppe" entstehen können. Doch ein Baustein verweigerte hartnäckig Millers Urzeugung: Ribose - bis jetzt.
© Alonso Ricardo et al. / Science (Ausschnitt)
Wasser, Wasserstoff, Methan, Ammoniak, dazu etwas Wärme und Elektrizität und vor allem viel Geduld – mehr brauchte Stanley Miller für seine Ursuppe nicht. Denn nach einer Woche fleißigen Kochens fand der damalige Doktorand der Universität Chicago eine ganze Palette organischer Verbindungen in seiner Suppe, darunter einfache Fettsäuren, Zucker und Aminosäuren. Damit hatte Miller 1953 bewiesen, dass wichtige Bausteine des Lebens unter präbiotischen Bedingungen entstehen können – Bedingungen, wie sie auf der Erde vor vier Milliarden Jahren geherrscht haben könnten.
An einem Baustein biss sich Miller allerdings die Zähne aus: Ribose. Zwar gelingt die Synthese dieses Zuckers unter ähnlichen Bedingungen, wie Miller sie vorschwebten, das Molekül bleibt jedoch nicht stabil, sondern verklumpt zu einer zähen, teerigen Masse. "Es ist wie bei einem Kuchen, der zu lang gebacken wurde", beschreibt der Chemiker Steven Benner von der Universität Florida das frustrierende Ergebnis.
Für Wissenschaftler, die über die Entstehung des Lebens sinnieren, ist dieser Misserfolg besonders bitter, vermuten doch die meisten von ihnen, dass die erste Substanz, die Informationen speichern und weitergeben konnte – und damit den entscheidenden Schritt zum Leben vollzog – das Molekül RNA war. Und ein wichtiger Baustein von RNA ist nun mal der Zucker Ribose. Doch schließlich gab Miller 1995 auf und war überzeugt: "Das erste genetische Material kann nicht Ribose oder andere Zucker enthalten haben, da sie zu unstabil sind."
Doch Steven Benner, der gleichzeitig auch beim Astrobiology Institute der NASA arbeitet, wollte sich so schnell nicht geschlagen geben. Zusammen mit Alonso Ricardo und anderen Kollegen versuchte der Chemiker die Synthese von Ribose und anderen Zuckern aus Formaldehyd. Von diesem einfach aufgebauten organischen Molekül war bekannt, dass es es auch in interstellarer Materie vorkommt. Die Synthese gelang schließlich, als die Forscher Kalk zur pH-Stabilisierung hinzufügten.
Leider bleiben die Zucker aber auch hierbei nicht stabil. Bereits nach einer Stunde zerfielen sie wiederum zum "braunen Teer". Die Forscher brauchten also eine Substanz, die diesen Zerfall verhindert und die Zucker stabilisiert.
Hier konnten nun Geochemiker weiterhelfen. Denn denen war längst bekannt, dass bestimmte Borminerale Komplexe mit organischen Molekülen bilden – unter anderen mit Pentosen, also Zucker aus fünf Kohlenstoffatomen, wozu auch Ribose zählt.
Ricardo und seine Kollegen wiederholten nun das Experiment. Und tatsächlich: Sobald die Minerale Ulexit, Kernit oder Colemanit im Reaktionsansatz enthalten waren, blieben die synthetisierten Zucker selbst zwei Monate stabil.
Borminerale wiederum treten auf der Erde unter extrem trockenen Bedingungen auf. So enthält der Boden im nordamerikanischen Death Valley jede Menge des Minerals Colemanit, und auch im Marsboden könnten Borminerale recht häufig auftreten – was die Fantasie der Astrobiologen natürlich heftigst anregt. "Wir kennen dieses Bild von der Entstehung des Lebens in einem warmen, kleinen Teich", meint Benner. Doch vielleicht wagte das Leben seine ersten Schritte an einem viel trockenerem Ort, spekuliert er weiter.
"Wir behaupten nicht, dass das Leben so angefangen hat", fasst Benner die Ergebnisse zusammen. "Doch wir haben ein Rezept gefunden, um einen Schlüsselbestandteil des Lebens ohne irgendeine biochemische Maschinerie zu schaffen. Je mehr Rezepte dieser Art wir finden, desto mehr Anhaltspunkte bekommen wir, wie das Leben wirklich auf der Urerde begonnen haben könnte."
An einem Baustein biss sich Miller allerdings die Zähne aus: Ribose. Zwar gelingt die Synthese dieses Zuckers unter ähnlichen Bedingungen, wie Miller sie vorschwebten, das Molekül bleibt jedoch nicht stabil, sondern verklumpt zu einer zähen, teerigen Masse. "Es ist wie bei einem Kuchen, der zu lang gebacken wurde", beschreibt der Chemiker Steven Benner von der Universität Florida das frustrierende Ergebnis.
Für Wissenschaftler, die über die Entstehung des Lebens sinnieren, ist dieser Misserfolg besonders bitter, vermuten doch die meisten von ihnen, dass die erste Substanz, die Informationen speichern und weitergeben konnte – und damit den entscheidenden Schritt zum Leben vollzog – das Molekül RNA war. Und ein wichtiger Baustein von RNA ist nun mal der Zucker Ribose. Doch schließlich gab Miller 1995 auf und war überzeugt: "Das erste genetische Material kann nicht Ribose oder andere Zucker enthalten haben, da sie zu unstabil sind."
Doch Steven Benner, der gleichzeitig auch beim Astrobiology Institute der NASA arbeitet, wollte sich so schnell nicht geschlagen geben. Zusammen mit Alonso Ricardo und anderen Kollegen versuchte der Chemiker die Synthese von Ribose und anderen Zuckern aus Formaldehyd. Von diesem einfach aufgebauten organischen Molekül war bekannt, dass es es auch in interstellarer Materie vorkommt. Die Synthese gelang schließlich, als die Forscher Kalk zur pH-Stabilisierung hinzufügten.
Leider bleiben die Zucker aber auch hierbei nicht stabil. Bereits nach einer Stunde zerfielen sie wiederum zum "braunen Teer". Die Forscher brauchten also eine Substanz, die diesen Zerfall verhindert und die Zucker stabilisiert.
Hier konnten nun Geochemiker weiterhelfen. Denn denen war längst bekannt, dass bestimmte Borminerale Komplexe mit organischen Molekülen bilden – unter anderen mit Pentosen, also Zucker aus fünf Kohlenstoffatomen, wozu auch Ribose zählt.
Ricardo und seine Kollegen wiederholten nun das Experiment. Und tatsächlich: Sobald die Minerale Ulexit, Kernit oder Colemanit im Reaktionsansatz enthalten waren, blieben die synthetisierten Zucker selbst zwei Monate stabil.
Borminerale wiederum treten auf der Erde unter extrem trockenen Bedingungen auf. So enthält der Boden im nordamerikanischen Death Valley jede Menge des Minerals Colemanit, und auch im Marsboden könnten Borminerale recht häufig auftreten – was die Fantasie der Astrobiologen natürlich heftigst anregt. "Wir kennen dieses Bild von der Entstehung des Lebens in einem warmen, kleinen Teich", meint Benner. Doch vielleicht wagte das Leben seine ersten Schritte an einem viel trockenerem Ort, spekuliert er weiter.
"Wir behaupten nicht, dass das Leben so angefangen hat", fasst Benner die Ergebnisse zusammen. "Doch wir haben ein Rezept gefunden, um einen Schlüsselbestandteil des Lebens ohne irgendeine biochemische Maschinerie zu schaffen. Je mehr Rezepte dieser Art wir finden, desto mehr Anhaltspunkte bekommen wir, wie das Leben wirklich auf der Urerde begonnen haben könnte."
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