Die Universität Rutgers hat einen Teil eines Proteins identifiziert, das Wissenschaftlern Anhaltspunkte liefern könnte, um Planeten aufzuspüren, die kurz davor stehen, Leben hervorzubringen. Laut Vikas Nanda, Forscher am Rutgers Center for Advanced Biotechnology and Medicine (CABM), hat die in Science Advances veröffentlichte Studie wichtige Auswirkungen auf die Suche nach außerirdischem Leben, da sie den Forschern einen neuen Anhaltspunkt liefert.
Auf der Grundlage von Laborstudien sagen die Rutgers-Wissenschaftler, dass einer der wahrscheinlichsten chemischen Kandidaten für die Entstehung von Leben ein einfaches Peptid mit zwei Nickelatomen war, das sie „Nickelback“ nennen, nicht weil es etwas mit der kanadischen Rockband zu tun hat, sondern weil die Stickstoffatome in seinem Rückgrat zwei kritische Nickelatome verbinden.
Ein Peptid ist ein Bestandteil eines Proteins, das sich aus einigen wenigen Grundbausteinen, den Aminosäuren, zusammensetzt.
„Wissenschaftler glauben, dass es vor 3,5 bis 3,8 Milliarden Jahren einen Wendepunkt gab, der den Übergang von der präbiotischen Chemie – den Molekülen, die dem Leben vorausgingen – zu lebenden, biologischen Systemen einleitete“, erklärt Nanda in einer Erklärung. „Wir glauben, dass der Wandel durch kleine Vorläuferproteine ausgelöst wurde, die Schlüsselschritte in einer uralten Stoffwechselreaktion durchführten. Und wir glauben, dass wir eines dieser ‚Pionierpeptide‘ gefunden haben.
Die Wissenschaftler, die die Studie durchführen, gehören zu einem von Rutgers geleiteten Team namens Evolution of Nanomachines in Geospheres and Microbial Ancestors (ENIGMA), das Teil des Astrobiologieprogramms der NASA ist. Die Forscher versuchen zu verstehen, wie sich Proteine zum wichtigsten Katalysator für das Leben auf der Erde entwickelt haben. Indem sie das Universum mit Teleskopen und Sonden nach Anzeichen für vergangenes, gegenwärtiges oder entstehendes Leben absuchen, suchen die NASA-Wissenschaftler nach bestimmten „Biosignaturen“, die als Vorläufer des Lebens bekannt sind.
Peptide wie Nickelback könnten die neueste Biosignatur sein, mit der die NASA Planeten aufspüren kann, die kurz davor stehen, Leben hervorzubringen, so Nanda. Ein ursprünglicher chemischer Auslöser, so die Überlegung der Forscher, müsste so einfach sein, dass er sich spontan zu einer präbiotischen Suppe zusammensetzt. Sie müsste aber auch chemisch aktiv genug sein, um das Potenzial zu besitzen, Energie aus der Umgebung aufzunehmen und einen biochemischen Prozess in Gang zu setzen.
Um dies zu erreichen, verfolgten die Forscher einen reduktionistischen Ansatz: Sie begannen mit der Untersuchung bestehender zeitgenössischer Proteine, von denen bekannt ist, dass sie mit Stoffwechselprozessen in Verbindung stehen. Da sie wussten, dass die Proteine zu komplex waren, um früher entstanden zu sein, reduzierten sie sie auf ihre Grundstruktur.
Nach mehreren Versuchsreihen kamen die Forscher zu dem Schluss, dass Nickelback der beste Kandidat war. Das Peptid besteht aus 13 Aminosäuren und bindet zwei Nickel-Ionen. Nickel, so schlussfolgerten sie, war ein reichlich vorhandenes Metall in den frühen Ozeanen. Durch die Bindung an das Peptid werden die Nickelatome zu starken Katalysatoren, die zusätzliche Protonen und Elektronen anziehen und gasförmigen Wasserstoff erzeugen.
Wasserstoff, so schlussfolgerten die Forscher, war auf der frühen Erde ebenfalls in größerer Menge vorhanden und wäre eine wichtige Energiequelle für den Stoffwechsel gewesen. „Dies ist wichtig, denn obwohl es viele Theorien über den Ursprung des Lebens gibt, gibt es nur sehr wenige tatsächliche Labornachweise für diese Ideen“, so Nanda. „Diese Arbeit zeigt, dass einfache Protein-Stoffwechselenzyme nicht nur möglich sind, sondern dass sie sehr stabil und sehr aktiv sind, was sie zu einem plausiblen Ausgangspunkt für Leben macht.“
Quelle: Agenturen
