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Umwelt+Natur

Wie das Leben linkshändig wurde

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Brachten Meteoriten linkshändige Aminosäuren zur Erde? Unten im Bild ist die Messkurve zu sehen, die einen Überschuss an linkshändiger Asparaginsäure (über dem rechten Maximum) zeigt. (c) NASA/Hrybyk-Keith, Mary P.
Es ist eines der größten Rätsel des Lebens: Wieso gibt es auf der Erde bei den Grundbausteinen von Eiweißen, den Aminosäuren, nur eine von zwei möglichen Varianten, die sich gleichen wie Spiegelbilder? Womöglich kam es zu einer Art Kettenreaktion, bei der die falschen Aminosäuren in die richtige Sorte umgewandelt wurden, berichten jetzt Forscher um den Amerikaner David Glavin. Die Wissenschaftler schließen das aus der Untersuchung eines Meteoriten, der im Winter 2000 in Kanada zur Erde gestürzt war.

Alle Eiweiße, die von den Lebewesen auf der Erde verwendet werden, sind aus insgesamt 22 verschiedenen Aminosäuren aufgebaut. Diese Verbindungen kommen in zwei Varianten vor, die zwar aus den gleichen Atomen bestehen, aber dennoch einen unterschiedlichen Aufbau haben: Sie verhalten sich spiegelsymmetrisch, wie eine linke und eine rechte Hand. Die Aminosäuren des Lebens zählen merkwürdigerweise alle zu den linkshändigen Verbindungen.

Das Ungleichgewicht war wahrscheinlich eine Voraussetzung dafür, dass das Leben überhaupt entstehen konnte. ?Synthetische Proteine, die aus einer Mischung von rechts- und linkshändigen Aminosäuren bestehen, arbeiten nicht richtig?, sagt Jason Dworkin von der NASA, einer der Autoren der Studie. Doch wieso es auf der jungen Erde mehr linkshändige Aminosäuren gegeben haben könnte, war bislang unklar.

Der Tagish Lake-Meteorit aus Kanada könnte nun helfen, das Rätsel aufzuklären. Der kosmische Irrläufer landete im Winter auf einem gefrorenen See in Kanada. Die Bruchstücke, von denen viele sofort geborgen werden konnten, wurden kaum durch irdisches Material kontaminiert. Der Meteorit zählte zudem zu einer besonders primitiven Sorte, die vermutlich noch aus dem ursprünglichen Baumaterial des Sonnensystems besteht.

Glavin und seine Kollegen fanden in Proben des Meteoriten einen deutlichen Überschuss an linkshändiger Asparaginsäure und Glutaminsäure. Bei der Aminosäure Alanin waren beide Varianten dagegen gleich häufig. Alle drei kommen in irdischen Eiweißen vor. Der chemische Fingerabdruck der Substanzen belegte, dass die Aminosäuren nicht von der Erde stammten, sondern im Weltall durch nicht-biologische Prozesse entstanden sein müssen.

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Das Ergebnis ergab in den Augen der Forscher zunächst keinen Sinn. ?Dann fiel mir aber ein, dass Alanin und Asparaginsäure anders kristallisieren, wenn man eine Mischung aus links- und rechtshändigen Molekülen hat?, sagt Aaron Burton, ein Co-Autor der Studie. Während sich bei Alanin die beiden Spiegelbild-Moleküle gemeinsam zu einem Kristall verbinden, fügen sich bei der Asparaginsäure die zwei Varianten zu jeweils eigenen Kristallen zusammen.

Solche Kristalle wachsen in einer übersättigten wässrigen Lösung. Die Forscher spekulieren, dass im Meteoriten ursprünglich nur ein kleiner Überschuss der linkshändigen Asparaginsäure vorhanden war. Womöglich entstand dieser Überschuss schon im Staub des solaren Urnebels, bevor dieser zu größeren Brocken verklumpte. Als es später innerhalb des Meteoriten zur Kristallisation von Asparaginsäure kam, verwandelten sich die rechtshändigen Moleküle alle in linkshändige, um den Kristall zu vervollständigen.

Womöglich brachten also Meteoriten einen Überschuss an linkshändigen Aminosäuren auf die Erde. Als das Leben entstand, konnte es diese Bausteine gleich optimal nutzen. Wie die Forscher schreiben, könnten die linkshändigen Aminosäuren aber auch auf der Erde entstanden sein, zum Beispiel in den Poren von Sedimentgesteinen, durch die Wasser zirkulierte.

Daniel Glavin (Goddard Space Flight Center, Greenbelt, Maryland) et al: PNAS, zur Veröffentlichung eingereicht wissenschaft.de – Ute Kehse
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