Könnte der Bauplan für das Leben in Asteroiden entstanden sein?
"Ich war erstaunt, dass sie Cytosin gefunden haben, das sehr empfindlich ist"
Mit Hilfe neuer Analysen haben Wissenschaftler jetzt die letzten beiden der fünf Informationseinheiten von DNA und RNA gefunden, die bisher in Proben von Meteoriten entdeckt worden waren. Auch wenn es unwahrscheinlich ist, dass die DNA in einem Meteoriten gebildet werden könnte, zeigt diese Entdeckung, dass diese genetischen Teile für die Lieferung verfügbar sind und zur Entwicklung der Befehlsmoleküle auf der frühen Erde beigetragen haben könnten. Die Entdeckung, die von einem internationalen Team in Zusammenarbeit mit NASA-Forschern gemacht wurde, liefert weitere Beweise dafür, dass durch chemische Reaktionen in Asteroiden einige der Bestandteile des Lebens entstehen können, die durch Meteoriteneinschläge oder vielleicht durch den Einschlag von Staub auf die alte Erde gelangt sein könnten.
Konzeptionsbild von Meteoroiden, die Nukleobasen auf die alte Erde bringen. Die Nukleobasen werden durch Strukturdiagramme mit Wasserstoffatomen als weiße Kugeln, Kohlenstoff als schwarz, Stickstoff als blau und Sauerstoff als rot dargestellt.
NASA Goddard/CI Lab/Dan Gallagher
Jede DNA und RNA, die die Anweisungen für den Aufbau und das Funktionieren jedes Lebewesens auf der Erde enthält, besteht aus fünf Informationskomponenten, den so genannten Nukleobasen. Bislang hatten Wissenschaftler, die außerirdische Proben untersuchten, nur drei dieser fünf Bestandteile gefunden. Eine kürzlich durchgeführte Analyse eines Wissenschaftlerteams unter der Leitung von Associate Professor Yasuhiro Oba von der Hokkaido Universität in Hokkaido, Japan, hat jedoch die letzten beiden Nukleobasen identifiziert, die den Wissenschaftlern bisher entgangen waren.
Nukleobasen gehören zu den Klassen organischer Moleküle, den Purinen und Pyrimidinen, von denen es eine große Vielfalt gibt. Es bleibt jedoch ein Rätsel, warum bisher nicht mehr Arten in Meteoriten entdeckt wurden.
"Ich frage mich, warum Purine und Pyrimidine insofern eine Ausnahme darstellen, als sie in kohlenstoffhaltigen Meteoriten im Gegensatz zu anderen Klassen organischer Verbindungen wie Aminosäuren und Kohlenwasserstoffen keine strukturelle Vielfalt aufweisen", so Oba, Hauptautor eines Artikels über die Forschung, der am 26. April in Nature Communications veröffentlicht wurde . "Da Purine und Pyrimidine in extraterrestrischen Umgebungen synthetisiert werden können, wie unsere Studie gezeigt hat, würde man erwarten, eine große Vielfalt dieser organischen Moleküle in Meteoriten zu finden."
"Wir haben jetzt Beweise dafür, dass der komplette Satz von Nukleobasen, der heute im Leben verwendet wird, auf der Erde verfügbar gewesen sein könnte, als das Leben entstand", sagte Danny Glavin, ein Mitautor der Studie am Goddard Space Flight Center der NASA in Greenbelt, Maryland.
Dieses neu entdeckte Nukleobasenpaar, Cytosin und Thymin, konnte in früheren Analysen nicht nachgewiesen werden, wahrscheinlich wegen ihrer empfindlicheren Struktur, die sich bei früheren Probenentnahmen zersetzt haben könnte. In früheren Experimenten stellten die Wissenschaftler eine Art "Meteoritentee" her, indem sie Meteoritenkörner in ein heißes Bad legten, um die Moleküle der Probe in die Lösung zu extrahieren, und analysierten dann die molekulare Zusammensetzung der extraterrestrischen Brühe.
"Wir untersuchen diese Wasserextrakte, weil sie die guten Sachen enthalten, uralte organische Moleküle, die wichtige Bausteine für den Ursprung des Lebens auf der Erde gewesen sein könnten", sagt Glavin.
Da diese beiden Nukleobasen so empfindlich sind, war das Team zunächst skeptisch, sie in den Proben zu finden. Doch zwei Faktoren könnten zu der neuen Entdeckung beigetragen haben: Erstens verwendete das Team kühles Wasser zur Extraktion der Verbindungen anstelle von heißer Ameisensäure - die sehr reaktiv ist und diese empfindlichen Moleküle in früheren Proben hätte zerstören können. Zweitens wurde eine empfindlichere Analytik eingesetzt, die kleinere Mengen dieser Moleküle aufspüren konnte.
"Dieser Gruppe ist es gelungen, eine Technik zu entwickeln, die eher mit einem kalten Gebräu als mit heißem Tee vergleichbar ist und mit der sich auch empfindlichere Verbindungen aufspüren lassen", so Jason Dworkin, einer der Mitautoren der Studie bei der NASA Goddard. "Ich war erstaunt, dass sie Cytosin gefunden haben, das sehr empfindlich ist."
Die Entdeckung liefert keinen eindeutigen Beweis dafür, ob das Leben auf der Erde aus dem Weltraum kam oder ausschließlich in der präbiotischen Suppe in den Anfängen des Planeten entstanden ist. Aber die Vervollständigung der Nukleobasen, aus denen sich das heutige Leben zusammensetzt, gibt den Wissenschaftlern, die versuchen, die Anfänge des Lebens zu verstehen, weitere Verbindungen, mit denen sie im Labor experimentieren können.
"Es kommen immer mehr Teile hinzu; in Meteoriten wurden jetzt Zucker und Basen gefunden", sagte Dworkin. "Es ist aufregend zu sehen, wie sich die grundlegenden Moleküle der Biologie aus dem Weltraum entwickeln."
Diese Analyse ergänzt nicht nur die Ausrüstung für diejenigen, die die Entstehung des Lebens auf der Erde modellieren, sondern liefert auch einen Konzeptnachweis für eine effektivere Technik zur Gewinnung von Informationen aus Asteroiden in der Zukunft, insbesondere aus den Proben von Bennu, die im nächsten Jahr über die OSIRIS-REx-Mission der NASA ihren Weg zur Erde finden werden.
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