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Lebensbausteine um sonnenähnlichen Stern entdeckt

ALMA entdeckt Methylisocyanat um junge sonnenähnliche Sterne Bild: ESO/Digitized Sky Survey 2/L. Calçada
ALMA entdeckt Methylisocyanat um junge sonnenähnliche Sterne
Bild: ESO/Digitized Sky Survey 2/L. Calçada

(idw) Bei der Beobachtung von sonnenähnlichen Sternen, die sich noch in sehr frühen Entwicklungsstadien befinden, haben Forscher mit ALMA Spuren von Methylisocyanat gefunden – einem chemischen Bestandteil für die Entwicklung von Leben. Es handelt sich um die erste Entdeckung dieses präbiotischen Moleküls um sonnenähnliche Protosterne, bei denen die Bedingungen, die dort herrschen, mit jenen vergleichbar sind, als unser Sonnensystem entstand. Die Entdeckung könnte Astronomen deshalb helfen, zu verstehen, wie das Leben auf der Erde seinen Anfang nahm. Lebensbausteine um sonnenähnlichen Stern entdeckt weiterlesen

Bausteine des Genoms im Meteoriten entdeckt

Video: Chemie des Lebens enträtselt

Bei der Untersuchung von einem Gramm des Muchinson Meteoriten gelang den Wissenschaftlern Uwe Meierhenrich und Wolfram Thiemann von der Universität Bremen der Nachweis einer zweiten Klasse von Aminosäuren. Diesen Diaminosäuren wird eine zentrale Funktion bei der Entstehung des Lebens zugeschrieben.

Seitdem Watson und Crick 1953 die DNA als das genetische Material identifizierten und ihre einzigartige Informations speichernde doppelhelikale Struktur entdeckten, gibt es Spekulationen über den evolutionären Ursprung der DNA und über den Ursprung des Lebens, wie wir es kennen. Auf molekularem Niveau geht man heute davon aus, dass zur “präbiotischen” Entstehung von Biomolekülen wie DNA und Eiweißen (Proteinen) deren molekulare Bausteine erforderlich sind. Es ist bekannt, dass Aminosäuren wie Alanin, Glycin, Valin, Prolin, Asparaginsäure, Serin etc. in Meteoriten, den kohligen Chondriten, vorkommen. Diese Aminosäuren gelten als molekulare Bausteine der Proteine.

Bremer Wissenschaftler aus den Arbeitsgruppen von Privatdozent Dr. Uwe Meierhenrich und Professor Wolfram Thiemann im Studiengang Chemie der Universität analysierten mit internationalen Partnern erneut den Meteoriten Murchison. Dieser war 1969 über Australien niedergegangen. Sein Material gilt als “rein”, also nicht durch irdische Einflüsse verändert. Das Forscher-Team setzte bei den Experimenten ein neues, von ihnen entwickeltes Analysenverfahren ein. Im Reinstraum der Universität Bremen zerkleinerten sie ein Gramm des Meteoriten, pulverisierten und extrahierten die Probe mit hochreinem Wasser. Diese Probe unterzogen sie einer neuartigen Analyse (der enantioselektiven GC-MS Analytik) mit einem soeben von der Deutschen Forschungsgemeinschaft im Fachbereich Chemie installierten Instrument. Die extra aus dem Inneren des Murchison Meteoriten angefertigte Probe erhielten die Bremer Forscher über die Universität Münster aus dem Fundus der Max-Planck-Gesellschaft in Mainz.

Überraschenderweise konnte mit Hilfe dieser Experimente eine zweite “neue” Klasse von Aminosäuren nachgewiesen werden. Dabei handelt es sich um Aminosäuren mit einer zusätzlichen Aminofunktion, sogenannte Diaminosäuren. Derartigen Diaminosäuren wird eine zentrale Funktion in der Entstehung des Lebens bei der chemischen Evolution des genetischen Materials zugesprochen: Molekularbiologische Untersuchungen legen nahe, dass sich in der Chemischen Evolution vor der DNA die RNA ausbildete, und diese wiederum aus der PNA, einer peptidischen Nukleinsäure hervorging. Das Rückgrad der PNA ist nämlich genau aus Diaminosäuren aufgebaut. Die Ergebnisse der Bremer Wissenschaftler legen nahe, dass im Murchison Meteoriten die molekularen Bausteine des vermutlich ersten genetischen Materials, der PNA vorkommen. Die Resultate werden in der aktuellen Ausgabe der renommierten Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) veröffentlicht.

Bislang konnte diese “neue” und faszinierende Klasse von Aminosäuren nicht in Meteoritenproben nachgewiesen werden. Der Grund dafür liegt in der bislang angewandten Analytik. So wurden zur Analyse von Meteroritenproben in der Regel Kapillartrennsäulen von 30 bis 50 Meter Länge eingesetzt. Diese Säulen sind in der Regel zu lang, um Diaminosäuren eluieren zu können. Die Bremer Wissenschaftler nutzten eine kurze zwölf Meter lange Säule (wie sie von ihnen auch für das COSAC-Experiment auf der ROSETTA Mission installiert wurde) und diese führte zu den neuen Ergebnissen.

Der Nachweis von Diaminosäuren in der Probe des Murchison Meteoriten eröffnet Möglichkeiten, die chemische Evolution neu zu interpretieren. Die Ergebnisse gelten als weiteres Indiz für die Annahme, dass organisches “Inventar” aus Bereichen des Interstellaren Mediums des Weltalls über (Mikro-) Meteoriten oder Kometen auf die frühe Erde transportiert worden sein könnte. Nach dem Transport solcher Moleküle auf die frühe Erde beteiligten sich diese – so legen es die Forschungsergebnisse nahe – an initialen präbiotischen Reaktionen, die für die chemische Evolution des heutigen biologischen Lebens von wesentlicher Bedeutung gewesen sein dürften. (Quelle: idw)

Buchtipp:
Der Widerhall des Urknalls: Spuren einer allumfassenden transzendenten Realität jenseits von Raum und Zeit

Wie aus nichts alles entsteht: Die Entstehung des Lebens.


Wie entstanden vor rund 3,8 Milliarden Jahren aus einem Dutzend chemischer Elemente die ersten lebenden Zellen? Hatte dabei ein geheimnisvoller „intelligenter Designer“ seine Hand im Spiel? Zellbiologen, Physiker, Mathematiker, Philosophen und Theologen der Universität Bonn haben nun ein neues Buch zu dieser Frage vorgelegt. Darin erteilen sie dem „Intelligent Design“ als Konkurrenz zur Evolutionstheorie eine klare Absage. Sie zeigen aber auch, dass unser Bild von den Anfängen des Lebens noch sehr unvollständig ist.

Regina-Pacis-Weg 3: Wie lange müsste wohl ein Kleinkind auf der Computertastatur herumhämmern, um zufällig die Adresse des Hauptgebäudes der Uni Bonn zu Papier zu bringen? Man kann leicht ausrechnen, dass dazu selbst Milliarden von Jahren nicht einmal in Ansätzen reichen würden.

Noch unwahrscheinlicher ist es, dass in den 4,6 Milliarden Jahren seit der Entstehung der Erde auch nur eine einzige Aminosäure per Zufall entstehen konnte – geschweige denn ein so komplexes Molekül wie das Hämoglobin, eine Zelle oder gar ein ganzer Organismus. Auf diesem Argument fußt das Gedankengebäude des „Intelligent Design“, das gerade in den USA momentan enorm populär ist: Das Leben sei zu komplex, als dass es ohne lenkenden Eingriff einer intelligenten Macht hätte entstehen können.

Doch dieses Argument ist wenig stichhaltig, wie die Autoren des Buches „Lebensentstehung und künstliches Leben“ zeigen. Denn chemische Reaktionen gehorchen Regeln. „In atomaren und molekularen Strukturen stecken Informationen, die das rein Zufällige der Entstehung einschränken“, erklärt der Herausgeber Professor Dr. Volker Herzog. Es ist, als würde das Kind nicht auf der Tastatur eines Computers, sondern auf dem Bedienfeld eines Navigationsgerätes herumklimpern: Dort sind nur Eingaben erlaubt, die zu existierenden Adressen führen können. Auch wer gar nicht schreiben kann, kann mit so einem Gerät also nur korrekte Straßennamen produzieren. Dass dabei zufällig der Regina-Pacis-Weg entsteht, ist dann plötzlich gar nicht mehr so unwahrscheinlich.

Die Komplexität des Lebendigen spricht also nicht unbedingt dafür, dass dabei ein Schöpfer seine Hand im Spiel hatte. Doch wie ist das Leben dann entstanden? Und was ist Leben überhaupt? Dieser Frage versuchen sich fünf Wissenschaftler der Universitäten Bonn und Groningen sowie des Forschungszentrums Jülich aus völlig verschiedenen Perspektiven zu nähern: Professor Dr. Volker Herzog (Zellbiologie), Professor Dr. Wolfgang Alt (theoretische Biologe), Professor Dr. Gunter Schütz (Physik), Dr. Stephan Schleim (Philosophie) und Professor Dr. Ulrich Eibach (Theologie).

Bereits 1953 hat der amerikanische Chemiker Stanley Miller versucht, der Frage nach der Entstehung des Lebens experimentell auf den Grund zu gehen. Mit einer einfachen Apparatur stellte er die Bedingungen nach, die vor dreieinhalb Milliarden Jahre auf der Erde geherrscht haben könnten. Dabei gelang es ihm, aus einer Handvoll anorganischer Zutaten unter anderem einige Aminosäuren herzustellen – die Bausteine der Proteine. Seine Entdeckung war eine wissenschaftliche Sensation. Der gerade mal 23-jährige Miller legte damit den Grundstein zu einer völlig neuen Wissenschaftsdisziplin, der synthetischen Biologie. Die Autoren zeichnen die enormen Fortschritte nach, die diese Fachrichtung seitdem gemacht hat. Selbst die Herstellung künstlichen Lebens erscheint heute in nicht allzu ferner Reichweite. Andererseits gebe es aber noch viele ungeklärte und möglicherweise unklärbare Geheimnisse des Lebendigen. (Quelle: idw).

Bücher:

Lebensentstehung und künstliches Leben

Supervereinigung: Wie aus nichts alles entsteht. Ansatz einer großen einheitlichen Feldtheorie

Lebensbausteine im Kometenstaub entdeckt

NASA-Wissenschaftler haben Glycin, einen grundlegenden Baustein des Lebens, in den Proben entdeckt, welche die Raumsonde Stardust vom Kometen Wilde 2 zur Erde zurückgebracht hat.
„Glycin ist eine Aminosäure, die von lebenden Organismen verwendet wird, um Proteine zu bilden. Es ist das erste Mal, dass eine Aminosäure in einem Kometen gefunden wurde,” sagte Dr. Jamie Elsila vom Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Md. „Unsere Entdeckung stützt die Theorie, dass die Bausteine des Lebens im Weltraum gebildet wurden und vor langer Zeit durch Meteoriten- und Kometeneinschläge auf die Erde gelangten.”
Die Forschungsergebnisse wurden am 16. August während der Sitzung der amerikanischen chemischen Gesellschaft im Marriott Metro Center in Washington, DC, von dem auf dem Fachgebiet führenden NASA-Forscher Elsila präsentiert.
„Die Entdeckung des Glycins in einem Kometen stützt die Theorie, dass die grundlegenden Bausteine des Lebens im Raum weit verbreitet sind und verstärkt das Argument, dass Leben im Universum eher häufig vorkommt, als selten,”, sagte Dr. Karl Pilcher, Direktor des Instituts der NASA-Astrobiologie, eines der Initiatoren des Forschungsprojekts.
Glycin ist ein wichtiger Bestandteil nahezu aller Proteine. Die Proteine wiederum sind praktisch die Moleküle des Lebens. Sie kommen in allen lebendigen Strukturen vor, vom Haar bis zu den Enzymen. Als Katalysatoren beschleunigen oder regulieren sie die chemischen Reaktionen. Genauso wie die 26 Buchstaben des Alphabetes grenzenlos kombiniert werden können, um Wörter zu bilden, benutzt das Leben 20 verschiedene Aminosäuren in einer riesigen Vielfalt an Zusammenstellungen, um Millionen verschiedener Proteine zu bilden.
Stardust durchquerte am 2. Januar 2004 den dichten Gas- und den Staubschweif, der den Eiskern von Wild 2 umgibt. Während das Raumfahrzeug durch das Material flog, füllten die aufgefangenen Gas- und Staubpartikel ein Rasterfeld aus speziellem Aerogel, welches zu mehr als 99 Prozent aus leerem Raum bestand. Das Rasterfeld wurde danach in einer Kapsel verstaut. Diese wurde vom Raumfahrzeug getrennt und am 15. Januar 2006 mit einem Fallschirm zur Erde befördert. Seitdem sind Wissenschaftler aus aller Welt bemüht, die Proben zu analysieren, um die Geheimnisse des Kometen zu entschlüsseln und die Geschichte unseres Sonnensystems zu erforschen.
„Wir entdeckten, dass das von der Stardust zurückgebrachte Glycin eine außerirdische Struktur hat. Dies zeigt uns, dass das Material von dem Kometen stammt,”, sagte Elsila.
„Die Entdeckung der Aminosäuren in der zurückgebrachten Materialprobe des Kometen ist aufregend und fundamental,”, sagte Stardust-Hauptforscher Professor Donald E. Brownlee von der Washington-Universität in Seattle. „Es ist auch ein bemerkenswerter Triumph, der zeigt, wie die Fähigkeit ursprünglich außerirdisches Material zu analysieren, zugenommen hat.” (Quelle: NASA)