Eine neue Analysemethode hat DNA-Bausteine in Meteoriten entdeckt, was darauf hindeutet, dass sich diese präbiotischen Moleküle in den frühesten Jahren des Sonnensystems gebildet haben könnten.

Dieses konzeptionelle Bild zeigt Meteoroiden, die Nukleobasen zur alten Erde liefern. Die Nukleobasen werden durch Strukturdiagramme mit Wasserstoffatomen als weiße Kugeln, Kohlenstoff als Schwarz, Stickstoff als Blau und Sauerstoff als Rot dargestellt. NASA Goddard / CI Lab / Dan Gallagher

Die Ursprünge des Lebens sind unbekannt. Entstand es spontan aus hydrothermalen Quellen oder als ein Blitz in eine Schlammpfütze einschlug? Wie kam es, dass alle notwendigen Zutaten zur richtigen Zeit am richtigen Ort waren? Ist die Entstehung von Leben auf der Erde unvermeidlich? Oder brachten Meteoriten einige der notwendigen Zutaten herein?

Vor etwa 10 Jahren verwendeten Wissenschaftler der NASA und anderswo modernste Techniken, um Meteoriten zu untersuchen und eindeutige Beweise für mehrere Moleküle zu finden, die als präbiotisch gelten, einschließlich der Purin-Nukleobasen Guanin und Adenin, die Teil der DNA sind. Während die Wissenschaftler nicht alles fanden, was zur Kodierung genetischer Informationen benötigt wurde, zeigte die Entdeckung, dass auf Asteroiden aktive organische Chemie stattfand.

Jetzt haben Yasuhiro Oba (Universität Hokkaido, Japan) und Kollegen drei Meteoriten analysiert und etwas Neues gefunden: Neben den zuvor nachgewiesenen Purin-Nukleobasen sowie Uracil entdeckten sie die „fehlenden“ Pyrimidin-Nukleobasen (Cytosin und Thymin), die sie ausmachen der Rest des DNA/RNA-Alphabets.

Dazu entwickelte das Team eine neue, mildere Extraktionsmethode. „Es wurde lange angenommen, dass heiße Ameisensäure am besten geeignet ist, um Nukleobasen aus natürlichen Proben zu extrahieren“, erklärt Oba. „Aber das zersetzt oder hydrolysiert manchmal organische Moleküle. Stattdessen haben wir Ultraschall in kaltem Wasser verwendet.“

Ultraschall zwingt intensive Ultraschallwellen durch Flüssigkeiten und erzeugt Stoßwellen, die die Moleküle im Medium „sortieren“. Als Obas Gruppe diese Technik auf fein pulverisierte Meteoritenproben in Wasser anwandte, zeigte sich eine größere Vielfalt organischer Moleküle.

Aber wie können Wissenschaftler feststellen, dass organische Moleküle, Nukleobasen oder andere, tatsächlich außerirdisch sind? Obas Gruppe konnte dies direkt mit einem der von ihr beprobten Meteoriten testen: dem „Murchison“-Meteoriten, der 1969 in Murchison, Australien, entdeckt wurde. Die Forscher verglichen den Boden am Murchison-Einschlagskrater mit der Meteoritenprobe, um sicherzustellen, dass die Nukleobasen mit dem Einschlagskörper ankamen und nicht terrestrischen Ursprungs waren.

„Obwohl einige Nukleobasen in der Bodenprobe identifiziert wurden“, sagt Oba, „sind die Konzentration und die molekulare Verteilung deutlich anders als im Murchison-Meteoriten.“

Der Murchison-Meteorit ist 7 Milliarden Jahre alt, er entstand also, als die Sonne noch ein Protostern war. Das Vorhandensein von präbiotischen Molekülen, die ursprünglich im Gestein (und nicht bei seiner Bruchlandung) vorhanden waren, könnte die Theorie stützen, dass das Leben auf der Erde einen außerirdischen Ursprung hat.

Michael Callahan (Boise State University), der die oben genannten Analysen von Nukleobasen in Meteoriten durchführte, sagt, die neue Studie habe „die Nachweisgrenzen verbessert und die Identifizierung von Pyrimidinen ermöglicht“. Er warnt jedoch davor, dass die Pyrimidine in so geringen Konzentrationen gefunden werden, dass das Ergebnis spekulativere Schlussfolgerungen verhindert. „Wenn diese Ergebnisse repräsentativ für typische Pyrimidinkonzentrationen in Meteoriten sind“, erklärt er, „dann wäre wahrscheinlich eher die geochemische Synthese auf der frühen Erde für die Entstehung von genetischem Material verantwortlich gewesen als die Einträge von außerirdischen Lieferungen.“

Andererseits ist nicht klar, ob diese Meteoriten repräsentativ für die allgemeine Population von Weltraumgesteinen sind, die es heute oder in ferner Vergangenheit auf die Erde schaffen. Missionen zur Probenrückführung von den Asteroiden Ryugu und Bennu werden uns helfen, die Entwicklung außerirdischer organischer Moleküle zu verstehen. Die von Obas Gruppe entwickelten Methoden könnten sich als unschätzbar erweisen, um die wahre Zusammensetzung dieser unberührten Asteroiden sowie den Ursprung komplexer organischer Moleküle im interstellaren Raum zu bestimmen.