Baustein für Leben: Zucker außerhalb des Sonnensystems entdeckt

Lebewesen bestehen aus 4 großen chemischen Bausteinen: Proteine, DNA und RNA, Fetten und Zucker. Wie diese Bausteine zur Erde kamen, damit hier Leben entstehen konnte, ist noch immer Gegenstand der Forschung. Eine große Frage war es etwa, wie sich auf einer frühen Erde Monosaccharide, also einfache Zuckermoleküle, bilden konnten. Die dafür nötigen Stoffe waren dort nach aktuellem Stand in unzureichenden Mengen verfügbar. 

Ein Team um Izaskun Jiménez-Serra vom spanischen Centro de Astrobiología könnte darauf eine Antwort gefunden haben. Sie entdeckten Erythrulose, ein Monosaccharid mit 4 Kohlenstoffatomen (C4-Ketose), in der molekülreichen Gaswolke G+0.693–0.027. 

Selbstbräuner und Himbeeren

Erythrulose wird einerseits in Selbstbräunern verwendet, andererseits findet sich der Zucker in Himbeeren. Wer sich schon mal mit „kuriosen Objekten“ im All beschäftigt hat, wird hier aufhorchen, denn in besagter Gaswolke nahe dem Zentrum unserer Milchstraße wurden Moleküle gefunden, die für Himbeeraromen benutzt werden (und die theoretisch nach Rum riechen). 

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So schmackhaft sie klingt, genießbar ist die Himbeer-Rum-Wolke nicht, auch wenn Erythrulose theoretisch essbar ist. Stattdessen zeigt sie aber erstmals: Komplexere Zuckermoleküle können ohne den Einfluss von Planeten frei im Weltall vorkommen. „Interstellare Erythrulose könnte in den Zuckervorrat früher Stoffwechsel- und Replikationsprozesse eingezahlt haben“, schreibt das Team in ihrer Studie im Fachmagazin Nature Astronomy. Kohlenhydrate werden von Lebewesen für die Energiegewinnung und die Zellentwicklung benötigt. Sie sind aber auch Bestandteile von DNA und RNA. 

Meteoriten bringen Zucker zur Erde

Hier gibt es eine Lücke im aktuellen Wissen um die Entstehung des Lebens. Man weiß, dass es sich offensichtlich auf der Erde entwickelte und dass dafür Zucker nötig war. Woher der Zucker kam, lässt sich nicht sicher sagen. Die neue Entdeckung bringt Astrobiologen und -chemiker aber einen Schritt näher an die Wahrheit. 

Asteroiden können die Moleküle unterwegs einsammeln, ins Sonnensystem transportieren und bei einem Meteoriteneinschlag auf der Erde verteilen. Das Team schätzt, dass so 0,5 bis 50 Millionen Tonnen des Zuckers auf die frühe Erde gelangten. Der Fund beweise zudem, dass die Moleküle in extremen Umgebungen im All überleben können, etwa auch in der Nähe unserer Sonne.

Die Theorie ist nicht neu, denn in der Vergangenheit wurden Zuckermoleküle bereits auf Meteoriten und Asteroiden, z.B. Bennu, gefunden. Allerdings stammen diese Funde aus unserem Sonnensystem. Im interstellaren Raum wurden bisher aber nur Zucker-Vorstufen wie 2-Hydroxyethanal bzw. Glycolaldehyd und (Z)-1,2-Ethenediol gefunden. 

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Einzigartige Radiosignatur

Der Fundort im Inneren der Milchstraße ist dabei nicht überraschend. Dort befinden sich dichte Wolken voller komplexer, organischer Moleküle. Gefunden wurde der Zucker mithilfe des hochempfindlichen, 40 Meter großen Radioteleskops Yebes in Guadalajara (Spanien) und dem 30-Meter-Teleskop des Instituto de Radioastronomía Milimétrica (IRAM) am Pico Veleta in Granada. Erythrulose hat eine einzigartige Radiosignatur, die durch seine einzigartige Rotation gesendet wird. 

Überraschender als der Fundort ist die Menge der Erythrulose-Moleküle. Sie kommen in der Wolke mindestens 8- bis 17-mal häufiger vor als kleinere Zucker mit nur 3 Kohlenstoffatomen. Erfasst wurden solche Moleküle von den Forschern gar nicht erst. Das ist deshalb so besonders, weil es der gängigen Theorie widerspricht, dass größere Moleküle sich im All erst Schritt für Schritt formen müssen und daher seltener vorkommen. 

Zucker bildet sich auf eisigen Staubkörnern

Mithilfe von Simulationen konnten die Forscher zeigen, dass Erythrulose auf eisigen Staubkörnern direkt im All entsteht. Dort verbinden sich 2-Kohlenstoff-Verbindungen wie Alkohole und Aldehyde durch den Einfluss radioaktiver Strahlung direkt zu 4-Kohlenstoff-Zucker. Durch Erschütterungen können sich die komplexeren Zuckermoleküle dann lösen und ins All entweichen. 

Besonders ist, dass die bisher gefundenen großen Moleküle im interstellaren Raum eher ringförmig angeordnete Atome haben. Die 16 Atome von Erythrulose sind aber chiral: Wie unsere Hände bilden die Atome ein Spiegelbild voneinander. Es ist das größte chirale Molekül, das bisher entdeckt wurde.