Astronomen haben in einer Staub- und Gaswolke nahe dem Zentrum der Milchstraße den natürlichen Zucker Erythrulose nachgewiesen. Die Entdeckung belegt, dass Verbindungen, die für das Leben wichtig sind, im interstellaren Raum entstehen können, noch bevor Sterne und Planeten existieren.
Erythrulose in der Molekülwolke G+0.693−0.027
Das Forschungsteam unter der Leitung des spanischen Centro de Astrobiología nutzte zwei Radioteleskope, um die chemische Zusammensetzung einer spezifischen Molekülwolke nahe dem galaktischen Zentrum zu analysieren. Zum Einsatz kamen das Yebes-Observatorium nördlich von Madrid sowie das Institut für Radioastronomie im Millimeterbereich (IRAM) in der Sierra Nevada.
Die Forscher identifizierten den Zucker, der auf der Erde in Himbeeren vorkommt, indem sie die molekularen Signaturen der Radiowellen mit Laborwerten für Erythrulose verglichen. Das Team suchte ursprünglich nach einfacheren Zuckern mit drei Kohlenstoffatomen, fand jedoch keine. Stattdessen stießen sie auf Erythrulose, einen Zucker mit vier Kohlenstoffatomen.
Diese Entdeckung war unerwartet, da die vorherrschende Ansicht in der Astrochemie ist, dass interstellare Moleküle in ihrer Größe durch die sequentielle Addition von Kohlenstoffatomen wachsen.
Izaskun Jiménez-Serra, Astronomin am Centro de Astrobiología und am Spanischen Nationalen Forschungsrat
Die Synthese dieses Zuckers erfolgt durch chemische Reaktionen auf mikroskopisch kleinen interstellaren Staubkörnern. Dabei kombinieren sich zwei organische Verbindungen – Glykolaldehyd und Ethylenglykol –, obwohl die Temperaturen in diesen Regionen bei etwa -250 Grad Celsius liegen.
Die Brücke zur Entstehung des Lebens auf der Erde
Die Bedeutung dieses Fundes liegt in der Funktion von Zuckern als Energielieferanten und Bausteine für genetisches Material wie RNA und DNA. Während Erythrulose selbst nicht essenziell für das Leben ist, kann sie in Formen umgewandelt werden, die für den Start des Lebens auf der Erde als entscheidend gelten.
Wissenschaftler rätselten lange, wie Zucker auf der frühen Erde entstanden, da Laborexperimente zeigen, dass sie unter den extremen Bedingungen der frühen Erdgeschichte nicht leicht gebildet werden. Der Fund stützt die Theorie, dass die notwendigen organischen Komponenten bereits im interstellaren Medium existierten und durch Asteroiden oder Kometen auf die Erde transportiert wurden.
Zuvor wurden Zucker wie Ribose und Glukose in primitiven Meteoriten sowie in Proben des Asteroiden Bennu gefunden, die 2020 gesammelt wurden.
„Sugar and sugar-related compounds have been found in asteroids, but the discovery of these compounds in interstellar space strengthens suggestions that our solar system may have been seeded with pre-existing organic compounds.“
Mark Sephton, Professor am Imperial College London
Das Szenario des Late Heavy Bombardment
Ein zentraler Punkt der Analyse ist die Menge an organischem Material, das die Erde erreicht haben könnte. Die Forscher schätzen, dass zwischen 0,5 Millionen und 50 Millionen Tonnen Erythrulose auf die Erdoberfläche niedergegangen sein könnten. Dies geschah während des sogenannten Late Heavy Bombardment, einer Phase vor etwa 4 Milliarden Jahren, in der Asteroiden die inneren Planeten des Sonnensystems massiv trafen.
Obwohl die NASA darauf hinweist, dass die Existenz dieses Bombardements in der Wissenschaft noch debattiert wird, sehen die Autoren darin einen entscheidenden Schritt zur Entstehung biologischen Lebens.
„To have suffered this kind of rain of organics, I think that seems to have been a key step. That material could have contributed to prebiotic soups where the first biomolecules were synthesised.“
Izaskun Jiménez-Serra
Ausblick auf andere Welten in der Galaxis
Bisher wurden mehr als 340 Moleküle in den Materien und Gasen des interstellaren Raums in der Milchstraße nachgewiesen, aber keine Zucker, wie die Studie anmerkte.
Die Tatsache, dass diese komplexen Moleküle ohne die Präsenz von biologischem Leben und vor der Geburt von Sternen entstehen, erhöht die Wahrscheinlichkeit, dass Leben auch auf anderen Planeten entwickelt wurde.
Die Detektion von Erythrulose ist sehr aufregend, weil sie die Möglichkeit eröffnet, im Weltraum andere Zucker wie Ribose zu entdecken, die Teil von RNA ist, und andere wichtige Moleküle für den Ursprung des Lebens.
Carlos Briones, Forscher für molekulare Evolution am Spanischen Nationalen Forschungsrat
Die Forschung konzentriert sich nun darauf, weitere Zuckerarten im All aufzuspüren und zu verstehen, wie diese in lebensnotwendige Formen konvertiert werden. Wie Yoshihiro Furukawa von der Tohoku University betont, bleibt der genaue Prozess, wie aus diesen Molekülen tatsächliches Leben entstand, weiterhin ungeklärt.
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