Leben könnte im Universum deutlich früher beginnen als bislang angenommen. Nicht auf jungen Planeten, nicht erst in warmen Ozeanen, sondern bereits in den eiskalten Regionen zwischen den Sternen. Genau dort haben Forschende nun erstmals nachgewiesen, dass sich Peptide bilden können – zentrale Bausteine aller Proteine und damit eine Grundvoraussetzung für biologisches Leben. Die Entdeckung stellt eine jahrzehntelang vertretene Annahme der Astrobiologie grundlegend infrage.
Im Mittelpunkt der Studie steht die Erkenntnis, dass komplexe organische Moleküle nicht auf planetare Bedingungen angewiesen sind. Ein internationales Forschungsteam unter der Leitung von Sergio Ioppolo und Alfred Thomas Hopkinson von der Aarhus University konnte zeigen, dass sich Peptide bereits im interstellaren Raum formen. Die Ergebnisse wurden in der Fachzeitschrift Nature Astronomy veröffentlicht und gelten als Meilenstein für die Forschung zum Ursprung des Lebens.
Laborbedingungen wie im interstellaren Raum
Um die extremen Bedingungen des Weltalls realistisch nachzubilden, arbeiteten die Wissenschaftler an der Aarhus University sowie am HUN-REN Atomki in Ungarn mit einer speziell entwickelten Versuchsanordnung. In einer Hochvakuumkammer herrschten Temperaturen von rund minus 260 Grad Celsius, begleitet von intensiver Strahlung, die kosmischen Teilchen nachempfunden ist.
In diese Umgebung brachten die Forscher Glycin ein, die einfachste bekannte Aminosäure. Mithilfe eines Ionenbeschleunigers bestrahlten sie das Material mit Strahlung, wie sie in interstellaren Staubwolken vorkommt. Das Ergebnis überraschte selbst die Beteiligten: Die Glycin-Moleküle reagierten miteinander und bildeten Peptide sowie Wasser.
Alfred Thomas Hopkinson beschreibt den Moment klar: Die beobachteten Reaktionen zeigten, dass exakt dieselben Prozesse, die bislang nur unter planetaren Bedingungen vermutet wurden, auch im interstellaren Raum ablaufen können. Sergio Ioppolo ergänzt, dass damit die verbreitete Annahme widerlegt sei, komplexe Moleküle entstünden erst nach der Planetenbildung.
Neue Perspektiven für die Astrobiologie
Peptide bestehen aus Ketten von Aminosäuren. Verbinden sich diese weiter, entstehen Proteine – Moleküle, die für sämtliche bekannten Lebensformen unverzichtbar sind. Dass solche Vorläufer von Proteinen bereits im All entstehen können, verändert die Einschätzung, wie häufig lebensfreundliche Voraussetzungen im Universum tatsächlich sind.
Die Forschenden gehen davon aus, dass die in Gas- und Staubwolken gebildeten Moleküle nicht isoliert bleiben. Diese Wolken kollabieren im Laufe der Zeit zu neuen Sternen und Planetensystemen. Dabei gelangen die chemischen Bausteine auf entstehende Himmelskörper. Befindet sich ein solcher Planet in der habitablen Zone, steigt laut Ioppolo die reale Wahrscheinlichkeit, dass dort Leben entstehen kann.
Besonders relevant ist dabei die Universalität der chemischen Reaktion. Hopkinson betont, dass sich alle Aminosäuren über denselben Mechanismus zu Peptiden verbinden. Daraus folgt, dass nicht nur Glycin-basierte Peptide, sondern vermutlich auch viele andere Varianten auf natürliche Weise im interstellaren Raum entstehen.
Gleichzeitig mahnen die Forscher zur Vorsicht. Aminosäuren und Peptide allein reichen nicht aus, um Leben zu ermöglichen. Weitere Bestandteile wie Membranen, Nukleobasen und Nukleotide sind ebenfalls notwendig. Ob auch diese Moleküle ohne planetare Bedingungen im All entstehen können, ist bislang ungeklärt.
Am Center for Interstellar Catalysis setzt Ioppolos Team genau hier an. Ziel ist es, Schritt für Schritt zu klären, wie vollständig die chemischen Voraussetzungen für Leben bereits vor der Planetenentstehung vorhanden sind. Die bisherigen Ergebnisse deuten darauf hin, dass der Kosmos chemisch aktiver und lebensfreundlicher ist, als lange angenommen – mit weitreichenden Folgen für die Suche nach Leben jenseits der Erde.