Forscher der Institute Scripps Research und Georgia Tech haben versucht, die Bedingungen nachzustellen, die vor Milliarden von Jahren auf der Erde herrschten. Ihre Ergebnisse, veröffentlicht in Chem, zeigen, dass diese berühmte Reaktion nicht die richtigen Zucker für die Bildung von RNA liefert, einem zentralen Element für die Funktionsweise des Lebens.
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Seit 1861 ging man davon aus, dass diese Reaktion Ribose, einen einfachen kettenförmigen Zucker, produzieren könnte. Doch die Forscher entdeckten, dass die Reaktion stattdessen verzweigte Zucker erzeugt, die für die Herstellung von RNA unbrauchbar sind.
Um zu diesem Ergebnis zu kommen, nutzten die Wissenschaftler eine Methode namens NMR-Spektroskopie, die eine detaillierte Analyse der Reaktionsprodukte ermöglicht.
Ramanarayanan Krishnamurthy, Chemiker am Scripps Research, meint, dass andere Szenarien erforscht werden müssen. Auch wenn diese "fehlgebildeten" Zucker nicht für die Entstehung des Lebens geeignet sind, könnten sie in anderen Bereichen nützlich sein, wie etwa... der Synthese von Biokraftstoffen.
Diese Arbeit beendet die Debatte über den Ursprung des Lebens nicht, zwingt Wissenschaftler jedoch, ihre Hypothesen zu überdenken. Vielleicht waren andere, noch unbekannte oder wenig erforschte chemische Reaktionen für die Entstehung der lebenswichtigen Moleküle verantwortlich.
Die Forschung wurde vom Exobiologie-Programm der NASA finanziert. Sie zeigt, wie wichtig das Verständnis der frühen Chemie ist, um die Anfänge des Lebens besser zu begreifen... und neue Technologien zu entwickeln.
Was ist die Formose-Reaktion?
Die Formose-Reaktion ist ein chemisches Phänomen, das 1861 entdeckt wurde. Es tritt auf, wenn sich sehr einfache Moleküle wie Formaldehyd zu komplexeren Zuckern verbinden.
Diese Reaktion kann sich selbst beschleunigen, was sie für Forscher interessant macht. Lange Zeit glaubte man, sie könne die Präsenz der ersten Zucker auf der Erde, insbesondere Ribose, erklären. Doch tatsächlich produziert sie vor allem "chaotische" Zucker, die für RNA ungeeignet sind.
Zudem sind die für diese Reaktion notwendigen Bedingungen – Hitze, hoher pH-Wert – möglicherweise nicht realistisch für die prähistorische Erde.
Trotzdem bleibt diese Reaktion für Wissenschaftler interessant, sowohl für das Verständnis unserer Ursprünge als auch für die Entwicklung neuer chemischer Verfahren.
Warum ist Ribose so besonders?
Ribose ist ein kleiner Zucker mit großer Bedeutung: Er bildet das Rückgrat der RNA, einem Molekül, das bei der Herstellung von Proteinen hilft. RNA gilt sogar als eines der ersten lebendigen Elemente unseres Planeten.
Ribose hat eine gerade Form, die eine gute Verbindung mit anderen Elementen wie Stickstoffbasen ermöglicht. Ohne diese lineare Struktur wäre RNA unmöglich... und damit auch kein Leben, wie wir es kennen.
Deshalb ist es ein echtes Problem für die Theorien über den Ursprung des Lebens, dass die Formose-Reaktion kein gerades Ribose erzeugt. Forscher müssen nun nach anderen Reaktionen suchen, die diesen besonderen Zucker produzieren könnten.
Zu verstehen, wie Ribose entstanden ist, ist ein Schlüsselteil des großen Puzzles des Lebens.
Unbrauchbare Zucker für das Leben, aber nützlich für Energie?
Auch wenn die durch die Formose-Reaktion produzierten Zucker für die Herstellung von RNA ungeeignet sind, könnten sie dennoch anderswo nützlich sein. Diese verzweigten Zucker, obwohl schlecht für die Chemie des Lebens, interessieren Energieforscher.
Tatsächlich könnte ihre komplexe Struktur für die Herstellung von Biokraftstoffen genutzt werden, also Kraftstoffen aus organischen Materialien.
Durch bestimmte Umwandlungstechniken könnten diese Zucker als Basis für erneuerbare Energiemoleküle dienen, die Motoren oder Brennstoffzellen antreiben. Eine unerwartete Möglichkeit, eine chemische Reaktion zu nutzen, die bisher als zu ungeordnet für das Leben galt!