Phosphate: Bausteine des Lebens kamen wohl aus dem All
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Honolulu (USA) – Alles uns bekannte Leben benötigt Zellen und Energie, um sich zu replizieren. Ohne diese grundlegenden Bausteine könnten Organismen, wie wir sie kennen, nicht existieren. Über Phosphate, ein Schlüsselelement dieser Bausteine, war bislang erst wenig bekannt. Jetzt aber präsentieren US-Wissenschaftler überzeugende Beweise dafür, dass Phosphate ursprünglich im All entstanden und mit Meteoriten und Kometen auf die noch junge Erde gelangten.
Wie das Team um Andrew Turner und Professor Ralf Kaiser von der University of Hawaii gemeinsam mit französischen und taiwanesischen Kollegen aktuell im Fachjournal „Nature Communications“ (DOI: xx) berichtet, hätten sich diese außerirdischen Phosphate dann auf der jungen Erde mit Biomolekülen vereint, wie sie in den Zellen aller irdischen Lebewesen zu finden sind.
Laut der Studie sind Phosphate und Diphosphorsäuren zwei der grundlegenden Hauptelemente der Bausteine der molekularen Biologie. Sie sind die Hauptbestandteile von Chromosomen, die innerhalb der DNA die genetische (Erb-)Informationen tragen. Zusammen mit Phospholipiden innerhalb der Zellmembranen und Adenosintriphosphat, das als Energieträger innerhalb der Zellen dient, bilden Phosphate das sich selbst repliziernde Material in allen lebenden Organismen.
In einer Vakuum-Kammer haben die Wissenschaftler zunächst bei -267,8 Grad Celsius interstellare Eiskörner simuliert, die mit Kohlendioxid, Wasser und Phosphin ummantelt sind und wie sie überall in kalten Molekülwolken vorkommen.
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In einem nächsten Schritt haben sie diese Eiskörner dann ionisierender Strahlung in Form hochenergetische Elektronen ausgesetzt, um so die kosmische Strahlung im All zu simulieren. Durch diesen Vorgang und die damit einhergehenden Reaktionen entstanden sodann verschiedene Formen von Phosphorsäuren und Diphosphorsäuren.
„Auf der Erde ist Phosphin für Lebewesen tödlich“, erläutert Turner. „Aber im interstellaren medium, kann eine exotische Phosphin-Chemie seltene chemische Reaktionen auslösen, durch die sich biorelevante Moleküle wie Oxosäuren des Phosphor entstehen können, die vermutlich die molekularen Evolution des Lebens, wie wir es kennen, angestoßen haben.“
„Die in unseren Experimenten entdeckten Phosphoroxosäuren könnten gemeinsam mit Gasen auch im Innern des Eises von Kometen wie (dem „Rosetta-Kometen“) 67P/Churyumov-Gerasimenko entstanden sein, dessen Eis eine phosphorhaltige und vermutlich aus Phosphinen entstandene Elemente enthält“, fügt Kaiser erläuternd hinzu.
Da Kometen zumindest teilweise aus den Überbleibseln von Material aus der protoplanetaren Scheibe bestehen, aus der sich später die Körper unseres Sonnensystems gebildet haben, könnten diese Verbindungen also dem interstellaren Medium entstammen – vorausgesetzt, es stand genügend Phosphin innerhalb der interstellaren Eise zur Verfügung, vermuten die Wissenschaftler.
Mit Meteoriten und Kometen auf die junge Erde gelangt, könnten diese Phosphoroxosäuren dann hier für die vorbiotische Phosphorchemie zur Verfügung gestanden haben.
Aus diesem Grund, so erläutern die Autoren abschließen, sei auch ein Verständnis der einfachen Synthese dieser Oxosäuren unerlässlich, um den Ursprung der wasserlöslichen präbiotischen Phosphorverbindungen, wie sie nicht nur in irdische Organismen, sondern vielleicht auch an anderen Orten im Universum eingebaut worden sein könnten, besser zu verstehen.
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