Symbolbild: Der Orionnebel – eines der bekanntesten Sternentstehungsgebiete. Copyright: NASA, ESA
Manoa (USA) – Ein für den Stoffwechsel lebender Organismen wichtiges Molekül wurde zum ersten Mal unter Bedingungen synthetisiert, die jenen im tiefen, interstellaren Weltraum entsprechen. Einmal mehr stützt das Forschungsergebnis die Hypothese von der Entstehung der Grundlagen des Lebens im All.
Wie das Team um Professor Ralf I. Kaiser und den Postdoktoranden Jia Wang und Joshua H. Marks von der University of Hawaiʻi in Mānoa aktuell im Fachjournal “Science Advances” (DOI: 10.1126/sciadv.adl3236) berichtet, gelang ihnen die Synthetisierung von Glycerinsäure bei Niedrigsttemperaturen von minus 263 Grad Celsius auf mit Eis überzogenen Nanopartikeln. Auf diese Weise simulierten die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen kohlendioxidreiche eisige Bedingungen im interstellaren Raum. Von ihrem Forschungserfolg erhoffen sich die Forschenden neue Erkenntnisse und Rückschlüsse über die Entstehung des Lebens.
Hintergrund
Glycerinsäure ist die einfachste Zucker-Säure, die beim glykolytischen Prozess hilft, der ähnlich einem Motor dazu beiträgt, die Nahrung, die wir essen, in Körperenergie umzuwandeln.
Mit Experimenten an interstellaren Modell-Eis und simulierter energetischer Galaktischer und Kosmischer Strahlung im W. M. Keck Research Laboratory für Astrochemie der UH Mānoa wurde razemische Glycerinsäure gebildet und mit Hilfe von Photoionisationslasern in der Gasphase nachgewiesen. „Diese Moleküle könnten eine Rolle bei der Entstehung von Leben auf Planeten wie der Erde spielen“, erläutern die Forschenden.
Schaubild zur Entstehung von Glycerinsäure in interstellaren Eismassen. Die Herstellung von Glycerinsäure (1) in Eismassen bei niedriger Temperatur, die Kohlendioxid und Ethylenglykol (16) enthalten, wird durch energiereiche Verarbeitung durch GCR-Vertreter erreicht. Dieser Prozess umfasst die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Bindungskopplung durch Rekombination des Hydroxycarbonyl-Radikals (HOĊO, 11) mit dem 1,2-Dihydroxyethyl-Radikal (HOĊHCH2OH, 17). Glycerinsäure (1) dient als Vorläufer für wichtige Biomoleküle, ein-schließlich des proteinogenen Aminosäure Serins (4), 2-Methylglycerinsäure (7) und Milchsäure (15). In der zeitgenössischen Biochemie stellt Glycerinsäure außerdem molekulare Bausteine für 2-Phosphoglycerinsäure (2) und 3-Phosphoglycerinsäure (3) über Phosphorylierungsreaktionen dar, die jeweils mit dem TCA-Zyklus (oben rechts) und dem Calvin-Zyklus (unten rechts) verbunden sind.
Quelle/Copyright: Kaiser et al. Science Advances (2024)
Die Wissenschaftler hoffen nun, diese Moleküle auch im Weltraum mit Teleskopen wie etwa der Teleskopanlage ALMA in Chile nachweisen zu können. „Die Studie legt nahe, dass Moleküle wie Glycerinsäure in molekularen Wolken und möglicherweise in Sternentstehungsgebieten vor ihrer Lieferung an Planeten wie die Erde durch Kometen oder Meteoriten synthetisiert wurden und somit zur Bildung der Bausteine des Lebens beitrugen“, erklärt Kaiser. „Das Verständnis, wie diese Moleküle im Weltraum entstehen, ist entscheidend für die Entschlüsselung der Rätsel um die Ursprünge des Lebens.“
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Sollten diese Moleküle tatsächlich ach im Weltraum nachgewiesen werden, würde dies laut Kaiser, Kolleginnen und Kollegen auch zeigen, wie die Chemie in unseren Körpern mit der Chemie Kosmos verbunden ist. „Darüber hinaus verdeutlicht die Interaktion von Experiment und Berechnung auch, wie verschiedene Perspektiven auf die Wissenschaft zusammenarbeiten, um die Generierung neuer Erkenntnisse möglich zu machen“, so der ebenfalls an der Studie beteiligte Professor Ryan C. Fortenberry von der University of Mississippi abschließend.
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Recherchequelle: University of Hawaiʻi in Mānoa
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