Chiralität: Universale Entscheidung
Zahlreiche Moleküle gibt es als Bild und Spiegelbild. Doch kommen sie nicht in gleichen Anteilen vor: Von manchen scheint Mutter Natur eine der Varianten zu bevorzugen. Die Ursache dafür könnte im Weltraum zu suchen sein.
© public domain (Ausschnitt)
Spätestens seit der einschlägigen Werbung für "rechtsdrehenden" Joghurt wissen wir, dass es von vielen Biomolekülen "rechte" und "linke" Varianten gibt. Moleküle oder Molekülteile können wie Bild und Spiegelbild aufgebaut sein, dabei aber völlig unterschiedliche Eigenschaften haben: vom Geschmack bis zur physiologischen Wirkung.
Die Grundbausteine des Lebens kommen fast ausschließlich in einer der beiden Formen vor, die mit L und D (von lat. laevus: links und dexter: rechts) bezeichnet werden. Natürliche Aminosäuren, die Bausteine für unsere Proteine, liegen in der L-Form vor. Mögliche Ursache für diese Präferenz könnte die Bestrahlung von Aminosäuren im Weltall gewesen sein. Ein europäisches Forscherteam hat nun weitere Indizien für diese Hypothese gefunden.
Denn viele Wissenschaftler vermuten, dass die Ursprünge unseres Daseins in den Tiefen des Weltalls liegen. So hat man auf Meteoriten Aminosäuren gefunden, Bausteine, denen vermutlich eine Schlüsselfunktion bei der Entstehung des Lebens auf der Erde zukommt. "Bereits hier scheint auch der Grundstein für die Asymmetrie der Biomoleküle gelegt worden zu sein", erklärt Uwe Meierhenrich von der Universität Nizza. In winzigen Eiskörnchen tiefgefroren waren die urzeitlichen Aminosäuren, so die Vorstellung, einer "asymmetrischen", sehr energiereichen UV-Strahlung (Vakuum-UV) ausgesetzt.
Die elektromagnetische Strahlung bestimmter Weißer Zwerge kann bis zu 50 Prozent aus solchem asymmetrischen, dem so genannten zirkular polarisierten Licht bestehen. Auch durch Magnetfelder ausgerichtete Staubpartikel in Reflexionsnebeln und Sternenbildungsregionen können Licht zirkular polarisieren. Die Photonen bekommen dann eine Art Eigendrehimpuls ("Helizität") mit einem rechts oder links gerichteten Umlaufsinn. Alternativ kann man Licht als elektromagnetische Welle beschreiben, die normalerweise in allen Ebenen schwingt. Zirkular polarisiertes Licht schwingt nur in einer Ebene, die aber um die Ausbreitungsrichtung des Lichts rotiert.
Zirkular polarisiertes Vakuum-UV lässt sich künstlich in einem Synchroton erzeugen. Das Team aus Wissenschaftlern von den Universitäten in Nizza, Paris, Orléans, Bremen und Arhus bestrahlte nun Proben der Aminosäure Leucin in fester Phase mit rechts und mit links zirkular polarisiertem UV. Dabei stellte sich heraus, dass L- und D-Leucin entgegengesetzte Präferenzen bei der Absorption der "rechtsdrehenden" und der "linksdrehenden" Photonen haben. Die Absorption von Vakuum-UV-Licht initiiert aber eine Zersetzung der Leucin-Moleküle. In einer Probe mit gleich viel D- und L-Leucin zerstört rechts polarisiertes Licht etwas mehr der L-, links polarisiertes Licht etwas mehr der D-Form.
"Eine solche Bestrahlung führte im Weltall lokal zu einer kleinen, aber signifikanten Anreicherung von L-Aminosäuren", sagt Meierhenrich. "Dieser Überschuss könnte bereits ausgereicht haben, um in autokatalytischen Prozessen zur Entstehung von Leben auf L-Aminosäure-Basis zu führen."
Die Grundbausteine des Lebens kommen fast ausschließlich in einer der beiden Formen vor, die mit L und D (von lat. laevus: links und dexter: rechts) bezeichnet werden. Natürliche Aminosäuren, die Bausteine für unsere Proteine, liegen in der L-Form vor. Mögliche Ursache für diese Präferenz könnte die Bestrahlung von Aminosäuren im Weltall gewesen sein. Ein europäisches Forscherteam hat nun weitere Indizien für diese Hypothese gefunden.
Denn viele Wissenschaftler vermuten, dass die Ursprünge unseres Daseins in den Tiefen des Weltalls liegen. So hat man auf Meteoriten Aminosäuren gefunden, Bausteine, denen vermutlich eine Schlüsselfunktion bei der Entstehung des Lebens auf der Erde zukommt. "Bereits hier scheint auch der Grundstein für die Asymmetrie der Biomoleküle gelegt worden zu sein", erklärt Uwe Meierhenrich von der Universität Nizza. In winzigen Eiskörnchen tiefgefroren waren die urzeitlichen Aminosäuren, so die Vorstellung, einer "asymmetrischen", sehr energiereichen UV-Strahlung (Vakuum-UV) ausgesetzt.
Die elektromagnetische Strahlung bestimmter Weißer Zwerge kann bis zu 50 Prozent aus solchem asymmetrischen, dem so genannten zirkular polarisierten Licht bestehen. Auch durch Magnetfelder ausgerichtete Staubpartikel in Reflexionsnebeln und Sternenbildungsregionen können Licht zirkular polarisieren. Die Photonen bekommen dann eine Art Eigendrehimpuls ("Helizität") mit einem rechts oder links gerichteten Umlaufsinn. Alternativ kann man Licht als elektromagnetische Welle beschreiben, die normalerweise in allen Ebenen schwingt. Zirkular polarisiertes Licht schwingt nur in einer Ebene, die aber um die Ausbreitungsrichtung des Lichts rotiert.
Zirkular polarisiertes Vakuum-UV lässt sich künstlich in einem Synchroton erzeugen. Das Team aus Wissenschaftlern von den Universitäten in Nizza, Paris, Orléans, Bremen und Arhus bestrahlte nun Proben der Aminosäure Leucin in fester Phase mit rechts und mit links zirkular polarisiertem UV. Dabei stellte sich heraus, dass L- und D-Leucin entgegengesetzte Präferenzen bei der Absorption der "rechtsdrehenden" und der "linksdrehenden" Photonen haben. Die Absorption von Vakuum-UV-Licht initiiert aber eine Zersetzung der Leucin-Moleküle. In einer Probe mit gleich viel D- und L-Leucin zerstört rechts polarisiertes Licht etwas mehr der L-, links polarisiertes Licht etwas mehr der D-Form.
"Eine solche Bestrahlung führte im Weltall lokal zu einer kleinen, aber signifikanten Anreicherung von L-Aminosäuren", sagt Meierhenrich. "Dieser Überschuss könnte bereits ausgereicht haben, um in autokatalytischen Prozessen zur Entstehung von Leben auf L-Aminosäure-Basis zu führen."
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