Dem Ursprung des Lebens auf der Spur
Geheimnis einer Reaktion zur Synthese von organischen Molekülen gelüftet.
Wie entstehen aus leblosen Stoffen organische Moleküle, die schließlich Bausteine für Tiere und Pflanzen bilden? Dieser Frage gehen Wissenschaftler seit langer Zeit auf den Grund. Forschern am Max-Planck-Institut für Kohlenforschung in Mülheim an der Ruhr ist es jetzt gelungen, ein Rätsel zu lüften, das sich hinter einer Synthese von organischem Material verbirgt.
Abb.: Bevor aus Blausäure (links oben) Imidazol (rechts unten) entsteht, müssen hunderte von Photonen das Molekül treffen. (Bild: M. Barbatti, MPI f. K.)
Seit den 1960er-Jahren ist bekannt, dass konzentrierter Cyanwasserstoff (HCN, Blausäure) Imidazole bildet, sobald er mit UV-Licht bestrahlt wird. Imidazole sind ringförmige Schlüsselmoleküle, die bei der Bildung von Nucleinsäuren eine wichtige Rolle spielen. Wie genau aber die Rolle des Lichts in dieser Reaktion von Blausäure zu Imidazolen ist, ließ sich bislang nicht klären. Einer internationalen Forschergruppe um Mario Barbatti vom Mülheimer MPI ist es nun gelungen, die Reaktion anhand von Simulationen nachzuvollziehen.
Diesen zufolge muss die Reaktion keinesfalls in einer heißen Umgebung stattfinden, auch wenn die Sonneneinstrahlung eine große Rolle spielt. „Das hat mit Hitze nichts zu tun, sondern mit Elektronen“, erklärt Barbatti. Die Blausäure durchlaufe während der Reaktion eine ganze Reihe von elektronisch aufgeladenen Stadien. Die UV-Strahlen, die die Sonne ausstrahlt, versetzen das Molekül in einen angeregten Zustand. „Das passiert in diesem Fall aber sehr schleppend“, erklärt Barbatti. Denn die Zerstreuung der Sonnenstrahlen geht zu schnell vonstatten. Jedes Molekül müsse darum mit hunderten von UV-Photonen beschossen werden, bevor endlich der entscheidende Schritt passiert und aus der Blausäure das Imidazol wird. „Das ist sehr ineffizient und daher wirklich ungewöhnlich“, erklärt Mario Barbatti. Darum sei es auch nicht einfach gewesen, die Reaktion rechnerisch nachzuvollziehen.
Die Umwandlung von Blausäure zu Imidazolen funktioniere laut den Wissenschaftlern auch in einer kalten Umgebung, etwa in einem Kometen oder im Eis. In solchen Umgebungen ist auch die spontane Bildung von Blausäure viel wahrscheinlicher.
MPI f. K. / AH
