15.05.2024

Bildung von Peptiden auf interstellarem Eis

Hochpräzise massenspektrometrische Untersuchungen zeigen: Wasser im molekularen Eis verlangsamt den Prozess lediglich um fünfzig Prozent.

Bereits vor zwei Jahren zeigte das Forschungsteam um Serge Krasnokutski vom Astrophysikalischen Labor des MPI für Astronomie an der Uni Jena, dass einfache Peptide auf kosmischen Staubkörnern entstehen können. Bisher gingen die Forscher jedoch davon aus, dass das nicht möglich ist, wenn in dem molekularen Eis, das das Staubkorn bedeckt, Wasser vorhanden ist – was aber meistens der Fall ist. Jetzt fand das Team in einer Kooperation mit der Uni Poitiers in Frankreich jedoch heraus, dass die Gegenwart von Wassermolekülen kein großes Hindernis dafür ist, dass Peptide auf solchen Staubpartikeln entstehen.

Abb.: Serge Krasnokutski untersucht mit einer Vakuum-Kammer die Bildung von...
Abb.: Serge Krasnokutski untersucht mit einer Vakuum-Kammer die Bildung von Biomolekülen unter Weltraumbedingungen.
Quelle: J. Meyer, FSU Jena

„Wir haben in einer Vakuumkammer Bedingungen nachgestellt, wie sie im Weltall herrschen und dabei auch die Substanzen hinzugegeben, wie sie in molekularen Wolken vorkommen“, erklärt Krasnokutski. Diese Substanzen sind Ammoniak, atomarer Kohlenstoff und Kohlenmonoxid. „Damit sind alle chemischen Elemente vorhanden, aus denen einfache Peptide bestehen“, ergänzt der Physiker.

Aus diesen Ausgangsstoffen, beschreibt Krasnokutski, entstehen zunächst Aminoketene, Vorstufen von Aminosäuren. Diese verbinden sich schließlich zu Ketten, sodass Polypeptide vorliegen. „Bisher war die Vermutung, dass die einzelnen Aminoketene sich zu Peptiden verbinden, wobei Wasser frei wird“, führt der Wissenschaftler aus. Für diesen Schritt könnte es also entscheidend sein, dass kein Wasser zugegen ist, da dies die Reaktion behindern würde. „Die meisten interstellaren Staubkörner sind jedoch mit wasserhaltigem molekularem Eis bedeckt.“ Daher war die Annahme bislang, dass, wenn sich Peptide im Weltall bilden, das nur in geringem Maße geschieht.

„Die hochpräzisen massenspektrometrischen Untersuchungen, die nun an der Universität Poitiers möglich waren, zeigten jedoch, dass anwesendes Wasser im molekularen Eis die Bildung von Peptiden zwar um fünfzig Prozent verlangsamt, sie aber trotzdem entstehen“, erklärt der Forscher. „Wenn man die Zeitskalen betrachtet, in denen astronomische Prozesse ablaufen, ist diese Verlangsamung so gut wie vernachlässigbar.“

Die Frage, ob nun die ersten Biomoleküle auf unserem Planeten terrestrischen oder extraterrestrischen Ursprungs sind – oder beides – wird wahrscheinlich bis auf weiteres nicht eindeutig geklärt werden. Der Weltraum als Quelle unseres Lebens ist aber nicht auszuschließen, wie diese Entdeckung zeigt.

U. Regensburg / RK

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