Grafische Darstellung des sog. Nickelback-Peptids mit einem Rückgrat aus Stickstoff-Atomen (blau), die jeweils zwei Nickel-Atome binden (orange).
Copyright/Quelle: Nanda Laboratory
New Jersey (USA) – US-Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen haben Teile eines Proteins identifiziert, die zu den ersten Stoffwechselreaktionen des irdischen Lebens geführt haben könnten. Die Entdeckung ermöglicht auch weitere Hinweise nach Leben auf anderen Planeten.
Wie das Team um Professor Vikas Nanda vom Center for Advanced Biotechnology and Medicine (CABM) an der Rutgers University aktuell im Fachjournal „Science Advances“ berichtet, habe die Entdeckung auch “bedeutende Auswirkungen auf die Suche nach außerirdischem Leben, da sie Forschenden neuen Hinweise dafür gibt, wonach man Ausschau halten sollte”.
Der wahrscheinlichste chemische Kandidat bei der Suche nach dem Auslöser des Lebens seien einfache sog. Peptide mit zwei Nickelatomen, die die Forschenden als „Nickelback“ bezeichnen. Bei Peptiden handelt es sich um Teile eines Proteins, das aus unterschiedlichen Aminosäuren besteht, so die Forschenden.
„Wissenschaftler glauben, dass vor 3,5 bis 3,8 Milliarden Jahren es zu einem evolutionären Wendepunkt kam, als irgendetwas den Wandel von der präbiotischen Chemie hin zu lebenden biologischen Systemen auslöste”, erläutert Nanda. „Wir glauben, dass dieser Wandel von einigen kleinen Vorgängerproteinen ausgelöst wurde, die Schlüsselschritte für eine urzeitliche Stoffwechselfunktion erfüllten. Wir glauben auch, dass wir eines dieser Pionier-Peptide nun gefunden haben.“
Die Starter-Moleküle des Lebens müssten demnach einfach genug sein, um sich spontan in der sogenannten Ursuppe zusammengefunden zu haben. Aber sie müssen auch chemisch effizient genug sein, um auch ausreichend Energie aus ihrer Umgebung gewinnen zu können, um den biochemischen Prozess nicht nur in Gang zu bringen, sondern auch aufrecht erhalten zu können.
Bei ihrer Suche nach solchen Molekülen haben die Forschenden zunächst heutige Proteine untersucht, die für Stoffwechselprozesse verantwortlich sind. Da diese Proteine aber bereits zu komplex sind, als dass sie schon so früh entstanden und vorhanden gewesen sein konnten, reduzierten die Nanda und Kollegen diese auf ihre chemischen Grundstrukturen.
Das Ergebnis: Der aussichtsreichste Kandidat war das Nickelback-Peptide, das aus 13 Aminosäuren und zwei Nickel-Ionen besteht. Bindet sich Nickel (das vermutlich schon in den Urozeanen vorhanden war) an das Peptid, so wirken die Nickel-Atome als Katalysatoren, ziehen so weitere Protonen und Elektronen an und erzeugen so Wasserstoffgas. Wasserstoff war vermutlich ebenfalls schon auf der jungen Erde vorhanden und diente somit als kritische Energiequelle, um die Stoffwechselvorgänge anzutreiben. „Während es viele Theorien über die Entstehung des Lebens gibt, sind uns bislang aber erst sehr wenige im Labor überprüfbare Fakten dazu bekannt”, erläutert Nanda abschließend. “Unsere Arbeit zeigt nun nicht nur, dass schon einfache Protein-Stoffwechselenzyme möglich waren, sondern dass diese auch stabil und sehr aktiv sind, weshalb sie durchaus als plausible Startpunkte des Lebens betrachtet werden können.“
Im Rahmen ihrer vom Astrobiology-Program der NASA geförderten Untersuchungen beschreiben die Wissenschaftler und Wissenschaftlerinnen nun also eine konkrete mögliche Biosignatur auch außerirdischen Lebens. Peptide wie Nickelback könnten demnach die jüngsten Biosignaturen darstellen, um Planeten zu identifizieren, auf denen Leben entstehen kann oder vielleicht schon entstanden ist.
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Recherchequelle: Rutgers University
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