Die Frage, wie das Leben auf der Erde überhaupt beginnen konnte, beschäftigt die Wissenschaft seit vielen Jahrzehnten.
Ein Team von Chemikern des University College London (Großbritannien) hat nun einen möglichen Schlüssel gefunden: Es zeigt, wie die ersten Eiweißmoleküle ganz ohne die komplexen Werkzeuge heutiger Zellen entstanden sein könnten.
Bausteine des Lebens ohne Zellmaschinen
Proteine gelten als Grundlage allen Lebens. In unseren Körpern werden sie von hochspezialisierten Maschinen, den Ribosomen, hergestellt. Doch am Anfang der Erdgeschichte gab es diese komplizierten Helfer nicht. Forscher um Professor Matthew Powner beschreiben nun in der Fachzeitschrift Nature, wie Proteine schon vorher entstehen konnten.
Eine neue Studie liefert Hinweise auf den Ursprung des Lebens.
Der Ansatz beruht auf einer einfachen chemischen Reaktion im Wasser. Aminosäuren – die Grundbausteine von Proteinen – können sich mit RNA verbinden. RNA ist eine Art Vorläufer des Erbmoleküls DNA und kann chemische Vorgänge beschleunigen. Entscheidend ist, dass die Verbindung ohne Enzyme funktioniert. Es genügen bestimmte Schwefelverbindungen, die leicht verfügbar sind.
Energie aus Thioestern
Das Team nutzte sogenannte Thioester. Das sind energiereiche Moleküle, die auch heute in Zellen eine zentrale Rolle spielen. Unter milden Bedingungen im Wasser hefteten sich aktivierte Aminosäuren an RNA-Stränge. So wurde nicht irgendeine zufällige Reaktion ausgelöst, sondern gezielt eine Bindung hergestellt.
Forscher zeigen Weg zu den ersten Proteinen.
In manchen Fällen gelang dies in über 70 Prozent der Versuche. Im nächsten Schritt konnten die Forscher zeigen, dass die so gebundenen Aminosäuren Ketten bilden. Diese Ketten heißen Peptide und gelten als direkte Vorläufer von Proteinen. Alles geschah in neutralem Wasser, also unter Bedingungen, wie sie vor Milliarden Jahren in kleinen Seen, an Küsten oder sogar in gefrorenen Pfützen mit Salz vorhanden gewesen sein könnten.
Ein altes Rätsel der Biochemie
Die Arbeit liefert auch einen Ansatz für ein lange ungelöstes Problem: Heute braucht es sowohl Proteine als auch RNA, damit neue Proteine entstehen können. Doch wie konnte dieser Kreislauf jemals in Gang kommen?
Die Studie zeigt nun eine Möglichkeit, wie RNA auch ohne Proteine Aminosäuren zu Ketten verbinden konnte. Damit wird ein Übergang sichtbar – von einfacher Chemie zu den ersten Formen von Biologie. Es ist ein neuer Hinweis darauf, wie Leben auf der Erde seinen Anfang nahm.
