Auch wenn heute verständlicherweise nur wenige Details vorliegen, geht man davon aus, dass das Leben auf der Erde vor etwa vier Milliarden Jahren aus einer schicksalhaften Mischung organischer Verbindungen, der sogenannten Ursuppe, entstanden ist.
Wie und wo die Komponenten dieses anfänglichen biologischen Inputs erzeugt wurden, ist angesichts des Zeitrahmens und der Oberflächenbedingungen auf der kalten jungen Erde immer noch umstritten.
Grundstoffe wie Aminosäuren, Fette und Zucker können sich in den Tiefen des Weltalls bilden, wie neuere Forschungen gezeigt haben und die bereits früher entdeckt wurden. Früh zur Erde geliefert Durch Meteoriten und Kometen.
Laut einer neuen Studie eines Teams aus Deutschland und Frankreich ist dieses Szenario nicht nur plausibel, es bietet auch die wahrscheinlichste Erklärung dafür, wie die Erde bestimmte Bausteine des Lebens erworben hat, von denen sich einige im interstellaren Raum effizienter hätten bilden können.
Die Studie konzentriert sich speziell auf die Bildung von Peptiden oder kurzen Ketten, die aus 2 bis 50 Aminosäuren bestehen, die durch chemische Bindungen, sogenannte Peptidbindungen, verbunden sind.
Peptide sind der Schlüssel zum Leben auf der Erde. Sie bestehen aus einzigartigen Aminosäuresequenzen und erfüllen verschiedene Funktionen, beispielsweise die Katalyse einer Reihe biologischer Prozesse. Die Forscher vermuten, dass alte Peptide möglicherweise auch eine Rolle bei der Bildung der primitiven Vorläufer von Zellmembranen gespielt haben.
Die Forscher fügen hinzu, dass Peptide zwar eindeutig wichtig für das Leben auf der Erde sind, der junge Planet jedoch möglicherweise keine gute Umgebung für ihre Entstehung geboten hat.
Sie erklären, dass Wasser einen störenden Einfluss auf die Bildung von Peptiden aus chemischen Komponenten haben kann und somit möglicherweise diesen Teil der Abiogenese oder die Entstehung von Leben aus nicht lebenden Materialien behindert hat.
Es gibt einen überraschend freundlicheren Ort für die Peptidbildung: das interstellare Medium, ein Begriff, der sich auf die verstreute Materie und Strahlung bezieht, die die riesigen Raumflächen zwischen Sternsystemen einnimmt.
Unter der Leitung von Serge Krasnokotsky, einem Astrophysiker am Max-Planck-Institut für Astronomie in Deutschland, simulierten die Autoren der Studie die Bedingungen im interstellaren Medium und konnten so im Labor einige grundlegende Details darüber testen, wie Peptide auf unserem Planeten entstehen könnten.
Sie bestätigten beispielsweise, dass die Peptidsynthese von drei chemischen Komponenten abhängt – Kohlenstoff, Kohlenmonoxid und Ammoniak – deren Vorhandensein zur Bildung von Aminosäure-ähnlichen Aminoketin-Molekülen in interstellaren Staubwolken geringer Dichte führen kann.
Wenn diese Art von Molekülwolke kondensiert, beginnen die Staubpartikel darin zu koagulieren, stellen die Forscher fest, und die Aminoketinmoleküle können sich zu Ketten – also Peptiden – zusammenfügen.
Die ständige Koagulation von Staubpartikeln im interstellaren Raum kann dazu beitragen, eine dünne Molekülwolke in eine dichtere protoplanetare Scheibe umzuwandeln, einen Ring aus Trümmern um einen Stern, der sich schließlich zu Planeten, Monden und anderen Himmelskörpern verdichtet.
Innerhalb dieser zirkumstellaren Scheiben seien Kometen oder Asteroiden, die weit von ihrem Stern entfernt seien, „die interessantesten Objekte für die Peptidbildung“, sagen die Forscher. schreiben.
Wenn sich ein solcher Körper dem Stern nähert und sich erwärmt, wird die Verdampfung seiner inneren Moleküle im Allgemeinen unterdrückt und nur Moleküle in der dünnen Oberflächenschicht können ungehindert verdampfen.
Sobald die Temperatur eines Objekts auf 176 K ansteigt, verbindet sich das Ammoniak in seinem molekularen Eis mit Wasser und bildet eine Mischung, deren Schmelzpunkt niedriger ist als der seiner Bestandteile. Die flüssigen Inhalte, die sich tief im Inneren eines Kometen oder Asteroiden befinden, können größtenteils nicht verdampfen und könnten „gut geeignet“ für die Bildung von Aminoketinmolekülen sein, sagen die Autoren der Studie. schreiben.
Sie weisen darauf hin, dass sich feste Moleküle in diesem flüssigen Zustand freier bewegen können, wodurch eine hohe Konzentration an Ammoniakmolekülen als Katalysatoren wirken kann.
Da eine schnelle Erwärmung außerdem die Bildung von Peptidbindungen stören kann, würden lange Zeiträume, in denen diese Kugeln Temperaturänderungen erfahren, wahrscheinlich die Peptidsynthese unterstützen und mehr Zeit für das Ablaufen der notwendigen chemischen Reaktionen bieten.
Die Autoren gehen davon aus, dass sich Peptide auf diese Weise wahrscheinlich im Laufe der Entwicklung unseres Sonnensystems gebildet haben und möglicherweise später die Erde erreicht haben, als der junge Planet von Meteoriten, Kometen und anderen potenziell peptidhaltigen Objekten bombardiert wurde.
Die Ankunft von Peptiden hätte der Erde mindestens ein lebenswichtiges Element gegeben und zur Entwicklung von Protomembranen oder Vorläufern der Membranen beigetragen, die den Zellen ihre Struktur verleihen und ihren Inhalt umgeben.
Weitere Forschung ist erforderlich, um diese Erkenntnisse zu erforschen und weiterhin Lücken in unserem Verständnis über den Ursprung des Lebens zu schließen. Die Autoren sagen jedoch, dass diese Studie die Idee, dass außerirdische Zutaten dazu beigetragen haben, die Ursuppe der Erde zum Leben zu erwecken, erheblich untermauert.
Die Studie wurde veröffentlicht in Fortschritt der Wissenschaft.
