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Wie Vulkane den Eiweißen auf die Welt halfen

Ein einfaches vulkanisches Gas könnte der lang gesuchte Schlüsselfaktor zur Bildung der ersten Eiweißmoleküle auf der Erde gewesen sein. In Laborversuchen beobachteten amerikanische Chemiker, wie sich mehrere Proteinbausteine zu kurzen Ketten zusammenlagerten, wenn das Gas Carbonylsulfid (COS) anwesend ist. Mit dieser Entdeckung ist möglicherweise die Frage beantwortet, wie sich ohne die Hilfe von aus Eiweiß bestehenden Enzymen die ersten Proteine bilden konnten. Luke Leman vom Scripps-Forschungsinstitut in La Jolla und seine Kollegen beschreiben ihre Versuche in der Fachzeitschrift Science (Bd. 306, S. 283).

Die Verknüpfung von Aminosäuren, den Bausteinen der Proteine, zu größeren Molekülen findet in allen Organismen statt. Dafür werden jedoch Enzyme benötigt. Das sind Eiweißmoleküle, die als Katalysatoren die Reaktion unter den in einer Zelle herrschenden Bedingungen überhaupt erst ermöglichen. Die allerersten Eiweißmoleküle müssen sich jedoch in der Frühzeit der Erde ohne die Hilfe solcher Enzyme gebildet haben. Wie diese Reaktion tatsächlich abgelaufen ist, war bislang nicht bekannt.

Leman und seine Kollegen konnten nun zeigen, dass sich in Wasser gelöste Aminosäuren tatsächlich schon bei normaler Raumtemperatur zusammenlagern, wenn das Gas COS zugefügt wird. Dabei reagiert erst eine Aminosäure mit einem Molekül des Gases und bildet ein sehr reaktionsfreudiges ringförmiges Zwischenprodukt. Dieses reagiert mit einem weiteren Aminosäuremolekül, und es entsteht ein so genanntes Dipeptid, in dem die beiden Aminosäuren miteinander verknüpft sind. Die Reaktion war noch erfolgreicher, wenn Metallionen wie Eisen, Blei oder Cadmium zusätzlich in die Mischung gegeben wurden, berichten die Forscher.

Die Wissenschaftler vermuten, die Reaktion habe sich wahrscheinlich hauptsächlich auf Felsen in der Nähe von Vulkanen abgespielt, wo die Konzentration des Gases am größten war. Die an den Steinen haftenden kurzen Ketten könnten so mit der Zeit immer länger geworden sein und schließlich die ersten Proteine gebildet haben.

ddp/bdw ? Ilka Lehnen-Beyel
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