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Entscheidende Bausteine ​​des Lebens auf der Erde könnten im Weltraum leichter entstehen – neue Forschung

Bildnachweis: Yves Almecija/CNRS

Der Ursprung des Lebens auf der Erde bleibt immer noch rätselhaft, aber wir entdecken nach und nach die Stufen und notwendigen Zutaten. Wissenschaftler glauben, dass das Leben in einer Ursuppe aus organischen Chemikalien und Biomolekülen auf der frühen Erde entstand und schließlich zu echten Organismen führte.

Es wird seit langem vermutet, dass einige dieser Zutaten aus dem Weltraum geliefert wurden. Jetzt eine neue Studie, veröffentlicht in Wissenschaftler machen Fortschrittezeigt, dass sich eine spezielle Gruppe von Molekülen, sogenannte Peptide, unter Weltraumbedingungen leichter bilden kann als auf der Erde. Das heißt, sie könnten durch Meteoriten oder Kometen auf die frühe Erde gebracht worden sein – und auch anderswo könnte sich Leben gebildet haben.

Lebenswichtige Funktionen werden in unseren Zellen (und denen aller Lebewesen) durch große, komplexe (organische) Moleküle auf Kohlenstoffbasis, sogenannte Proteine, ausgeführt. Wie wir die große Vielfalt an Proteinen herstellen, die wir zum Überleben benötigen, ist in unserer DNA kodiert, die selbst ein großes und komplexes organisches Molekül ist.

Diese komplexen Moleküle bestehen jedoch aus einer Vielzahl kleiner und einfacher Moleküle wie Aminosäuren, den sogenannten Bausteinen des Lebens.

Um den Ursprung des Lebens zu erklären, müssen wir verstehen, wie und wo diese Bausteine ​​entstehen und unter welchen Bedingungen sie sich spontan zu komplexeren Strukturen zusammenfügen. Schließlich müssen wir den Schritt verstehen, der es ihnen ermöglicht, ein geschlossenes, sich selbst reproduzierendes System zu werden: ein lebender Organismus.

Diese neueste Studie gibt Aufschluss darüber, wie einige dieser Bausteine ​​entstanden und zusammengesetzt sein könnten und wie sie auf die Erde gelangten.

Lebensabschnitte

DNA besteht aus etwa 20 verschiedenen Aminosäuren. Diese sind wie die Buchstaben des Alphabets in der Doppelhelix-Struktur der DNA in unterschiedlichen Kombinationen angeordnet, um unseren genetischen Code zu verschlüsseln.

Peptide sind ebenfalls eine Ansammlung von Aminosäuren in einer kettenartigen Struktur. Peptide können aus nur zwei Aminosäuren bestehen, aber auch Hunderte von Aminosäuren enthalten.

Der Zusammenbau von Aminosäuren zu Peptiden ist ein wichtiger Schritt, da Peptide Funktionen wie das „Katalysieren“ oder Verstärken von Reaktionen übernehmen, die für die Erhaltung des Lebens wichtig sind. Es handelt sich auch um Kandidatenmoleküle, die zu frühen Versionen von Membranen hätten zusammengesetzt werden können und funktionelle Moleküle in zellähnlichen Strukturen einschließen.

Doch trotz ihrer potenziell wichtigen Rolle bei der Entstehung des Lebens war es für Peptide nicht so einfach, sich unter den Umweltbedingungen der frühen Erde spontan zu bilden. Tatsächlich hatten die Wissenschaftler hinter der aktuellen Studie bereits gezeigt, dass die kalten Bedingungen im Weltraum tatsächlich günstiger für die Bildung von Peptiden sind.

In der sehr geringen Dichte von Wolken aus Molekülen und Staubpartikeln in einem Teil des Weltraums, der als interstellares Medium bezeichnet wird (siehe oben), können einzelne Kohlenstoffatome mit den Molekülen Kohlenmonoxid und Ammoniak an der Oberfläche von Staubkörnern haften. Anschließend reagieren sie zu Molekülen, die Aminosäuren ähneln. Wenn eine solche Wolke dichter wird und auch die Staubpartikel beginnen, zusammenzukleben, können sich diese Moleküle zu Peptiden zusammenlagern.

In ihrer neuen Studie untersuchen Wissenschaftler die dichte Umgebung staubiger Scheiben, aus der letztlich ein neues Sonnensystem mit Stern und Planeten entsteht. Solche Scheiben entstehen, wenn Wolken unter dem Einfluss der Schwerkraft plötzlich zusammenbrechen. In dieser Umgebung sind Wassermoleküle viel häufiger anzutreffen und bilden Eis auf der Oberfläche aller wachsenden Partikelagglomerate, das die Reaktionen zur Bildung der Peptide hemmen könnte.

Durch die Simulation der Reaktionen, die im interstellaren Medium wahrscheinlich ablaufen, im Labor zeigt die Studie, dass die Bildung von Peptiden zwar leicht reduziert, aber nicht verhindert wird. Wenn sich Gestein und Staub zu größeren Körpern wie Asteroiden und Kometen verbinden, erhitzen sich diese Körper und ermöglichen die Bildung von Flüssigkeiten. Dadurch wird die Bildung von Peptiden in diesen Flüssigkeiten angeregt, und es kommt zu einer natürlichen Selektion zusätzlicher Reaktionen, die zu noch komplexeren organischen Molekülen führen. Diese Prozesse hätten während der Entstehung unseres eigenen Sonnensystems stattgefunden.

Viele Bausteine ​​des Lebens, wie Aminosäuren, Lipide und Zucker, können in der Weltraumumgebung entstehen. Viele wurden in Meteoriten entdeckt.

Da die Bildung von Peptiden im Weltraum effizienter ist als auf der Erde und weil sie sich in Kometen ansammeln können, könnten ihre Einschläge auf der frühen Erde Ladungen erzeugt haben, die die Schritte zur Entstehung des Lebens auf der Erde beschleunigt haben.

Was bedeutet das alles für unsere Chancen, außerirdisches Leben zu finden? Nun, die Bausteine ​​des Lebens sind im gesamten Universum verfügbar. Offen bleibt die Frage, wie spezifisch die Bedingungen sein müssen, damit sie sich zu lebenden Organismen zusammensetzen können. Sobald wir das wissen, werden wir eine gute Vorstellung davon haben, ob Leben existiert oder nicht.

Mehr Informationen:
Serge A. Krasnokutski et al, Bildung außerirdischer Peptide und ihrer Derivate, Wissenschaftler machen Fortschritte (2024). DOI: 10.1126/sciadv.adj7179

Bereitgestellt von The Conversation

Dieser Artikel wurde von The Conversation unter einer Creative Commons-Lizenz erneut veröffentlicht. Lesen Sie den Originalartikel.Die Unterhaltung

Zitat: Entscheidende Bausteine ​​des Lebens auf der Erde könnten sich im Weltraum leichter bilden, zeigen neue Forschungsergebnisse (21. April 2024), abgerufen am 21. April 2024 von https://phys.org/news/2024-04-crucial -blocks-life- erdleicht.html

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By rb8jg

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