Deutsche Forscher entdecken Schlüsselschritt bei der Entstehung allen Lebens

Der molekulare Tanz, der vor Milliarden von Jahren zur Entstehung des Lebens, wie wir es kennen, geführt hat, ist eines der großen Rätsel der Wissenschaft. Die tatsächlichen, detaillierten Vorgänge sind wohl für immer verloren, aber Wissenschaftler behaupten nun, zumindest einen wesentlichen Schritt identifiziert zu haben. Deutsche Forscher haben einen plausiblen Weg gefunden, wie aus Chemikalien, die auf der frühen Erde verfügbar waren, die Stoffgruppe der Purine entstehen konnte. Purine sind chemische Stoffe, die ein Schlüsselbestandteil der DNA und RNA sowie des Energie-Metabolismus jeder Zelle sind.

RNA, Grafik: RNA, AJ Cann, Flickr, CC BY-SA 2.0

Rätsel um die RNA-Bildung

Wissenschaftler weltweit gehen schon länger davon aus, dass eines der frühen Schlüsselereignisse bei der Entstehung des Lebens die Bildung von RNA war. Wie genau es zu dieser Bildung kam, ist allerdings bisher weitgehend unbekannt. Die RNA (kurz für Ribonukleinsäure) ist für die Umsetzung genetischer Informationen in Proteine verantwortlich. Außerdem gehört der Transport von Protein-Bauteilen und die Genregulation zu den Aufgaben der RNA.

Ribonukleinsäure besteht aus verschiedenen chemischen Bausteinen: Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil. Vor sieben Jahren gelang es britischen Wissenschaftlern, aufzuzeigen, wie auf der frühen Erde Cytosin und Uracil gebildet werden konnte, sogenannte Pyrimidine. Die Bildung von Adenin und Guanin, den in der RNA vorkommenden Purine, blieb jedoch weiter ein Geheimnis. Verschiedene Gruppen haben sich an dem Syntheseweg für die beiden Bausteine versucht, der Durchbruch erfolgte jedoch nie. Seit inzwischen 40 Jahren versuchen Wissenschaftler, aus grundlegenden Chemikalien Purine zu synthetisieren.

Deutsche Wissenschaftler erzielen Durchbruch

Dieser Durchbruch könnte nun Thomas Carell, einem Chemiker der Ludwig-Maximilian-Universität in München, und seinem Team gelungen sein. Vor mehreren Jahren stießen die deutschen Forscher auf eine neue Spur, während sie Beschädigungen an der DNA studierten. DNA selber ist der RNA sehr ähnlich, nur wird dort Uracil durch Thymin ersetzt. Die Forscher untersuchten, wie das Molekül Formamidopyrimidin (FaPy) mit DNA reagiert. Dabei entdeckten sie, dass sich mit Hilfe von FaPy auch Purine bilden lassen. Also entschieden sie sich dazu, herauszufinden, ob auf der frühen Erde FaPy vorhanden war und so die Synthese von Purinen möglich war.

Dieser Ansatz ermöglichte es dem Team, einen Syntheseweg für Purine aufzuzeigen, bei dem nur Stoffe zum Einsatz kommen, bei denen davon ausgegangen wird, dass sie auf der frühen Erde in freier Form verfügbar waren.

Noch sind viele Fragen offen

Die Studie stößt auf große Beachtung, allerdings ist damit die Entstehung der RNA nicht endgültig geklärt. Steven Benner, ein Chemiker der Foundation for Applied Molecular Evolution in Florida, merkte an, dass die chemikalischen Bedingungen der entdeckten Synthese für Purine nicht zu denen passt, die das britische Team für die Bildung der Pyrimidine proklamiert hatte. Und selbst wenn erklärt werden kann, wie die einzelnen Bausteine an einem Ort entstanden, ist damit noch nicht geklärt, wie es dazu kam, dass sich aus ihnen die RNA herausbildete. Die Ergebnisse von Carell und seinem Team sind zwar von entscheidender Bedeutung beim Verständnis der RNA-Bildung, aber es sind noch viele Fragen offen, die es zu beantworten gilt.

via Sciencemag