Was genau vor rund 4 Milliarden Jahren in der Ursuppe passierte, als sich die ersten Bausteine des Lebens bildeten, ist zwar nicht bekannt. Aber zumindest eine Idee über die Wahrscheinlichkeit von bestimmten chemischen Reaktionen können Forschende heute ermitteln. So berichten Wissenschaftler der ETH Zürich, dass sich im Labor aus kleineren Molekülen relativ einfach grössere, proteinähnliche Strukturen bilden, sogenannte Amyloide.
Das Team um Roland Riek und Jason Greenwald stellte für das Experiment Bedingungen nach, wie sie für die frühe Erde wahrscheinlich sind. Sie mischten - sehr langsam - einfache Moleküle, die es damals wohl bereits gab: die vier einfachen Aminosäuren Glycin, Alanin, Asparaginsäure und Valin. Ausserdem fügten sie als chemischen Katalysator ein vulkanisches Gas namens Carbonylsulfid hinzu, wie die ETH am Montag mitteilte.
Kurze Ketten und lange Fasern
Im Reaktionsgefäss verbanden sich die Aminosäuren daraufhin zu kurzen Ketten von fünf bis 14 Aminosäuren. Diese kurzen Ketten, auch Peptide genannt, lagerten sich zudem zu Tausenden seitlich aneinander und bildeten so Amyloid-Fasern, wie die Forschenden unter dem Elektronenmikroskop beobachteten. Gut möglich, dass ähnliche Verbindungen die ersten funktionellen Moleküle des Lebens waren, vermuten die Forschenden um Riek.
Über die ersten Bausteine des Lebens, die in der Ursuppe entstanden, gibt es diverse Theorien. Klar ist, dass sich die ersten Strukturen selbst vervielfältigen können mussten. Ob das für Amyloid der Fall ist, ist bisher unklar. Riek und Kollegen arbeiten daher am experimentellen Nachweis für die Fähigkeit von Amyloid, sich selbst zu kopieren, um diese Lücke in der Theorie zu schliessen.
RNA oder Amyloide?
Eine der beliebtesten Theorien unter Forschern ist, dass die ersten Bausteine des Lebens aus RNA bestanden - einer einfacheren Form des Erbgutmoleküls DNA. Da diese RNA-Moleküle aber relativ gross sein mussten, um biologische Funktionen zu erfüllen, glauben die ETH-Forscher, dass Amyloide als erste Lebensbausteine wahrscheinlicher sind.
Die RNA-Moleküle "sind so gross, dass es unwahrscheinlich ist, dass sie spontan entstehen konnten", sagte Greenwald gemäss der Mitteilung. "Bei Amyloiden sind chemische Funktionen bereits bei sehr viel einfacheren Strukturen gezeigt worden." Amyloide seien ausserdem robuster als RNA bei harschen Bedingungen. Deshalb glauben die Forschenden, dass die ersten funktionellen Moleküle Amyloide waren, wie sie im Fachjournal "Angewandte Chemie" berichten.