Forscher finden Zucker im Weltall
Die Gaswolke namens G+0.693-0.027 ist rund 450 Lichtjahre vom Zentrum der Galaxis entfernt – quasi ein Katzensprung in kosmischen Dimensionen. Zum Vergleich: Die Distanz von der Erde zum Zentrum beträgt etwa 26'000 Lichtjahre. In dieser weit entfernten Gaswolke haben Astronomen nun Erythrulose-Moleküle nachgewiesen, also Zucker. Erythrulose ist ein Monosaccharid, das aus aus vier Kohlenstoff-, acht Wasserstoff- und vier Sauerstoffatomen besteht.
Bisher wurde noch nie «echter» Zucker ausserhalb unseres Sonnensystems gefunden; er liess sich lediglich auf Asteroiden und Meteoriten nachweisen. Solche Zucker könnten einst zur Entstehung der ersten Nukleinsäuren auf der Erde beigetragen haben – der Fund stützt also die Theorie, wonach ein Teil der Bausteine des Lebens lange vor der Entstehung der Erde selbst entstanden ist. Allerdings ist ein verwandtes Molekül, Glykolaldehyd, schon seit Jahren an verschiedenen Stellen im Universum nachgewiesen worden. Das oft als «der einfachste Zucker» bezeichnete Glykolaldehyd ist jedoch streng chemisch gesehen im Gegensatz zu Erythrulose kein echter Zucker.
Gross und häufig
Die Entdeckung wurde von Astronomen des spanischen Zentrums für Astrobiologie (CAB) gemacht und in der Fachzeitschrift Nature Astronomy beschrieben. Das Forschungsteam nutzte dabei zwei spanische Radioteleskope: die 40-Meter-Antenne in Yebes und die 30-Meter-Antenne von IRAM. Damit gelang es ihnen, den «Fingerabdruck» von Erythrulose unter den vielen anderen Stoffen in der Wolke zu erkennen, denn jedes Molekül sendet seinen eigenen, einzigartigen Frequenzsatz von Radiowellen.
«Der Nachweis von Erythrulose in einer Molekülwolke ist eine spannende Entdeckung, denn sie eröffnet die Möglichkeit, im interstellaren Medium grössere Zucker (wie Ribose, die Bestandteil der RNA ist) und andere für die Entstehung des Lebens relevante Moleküle zu identifizieren», erklärt Carlos Briones, Mitautor der Studie, in einer Mitteilung des CAB.
Interessant ist der Umstand, dass Erythrulose-Moleküle offenbar acht- bis siebzehnmal häufiger vorkommen als Zuckermoleküle mit nur drei Kohlenstoffatomen. Üblicherweise gilt die Faustregel, dass ein Molekül umso seltener vorkommt, je grösser es ist – bei vielen Molekülklassen nimmt die Häufigkeit etwa um den Faktor zehn ab für jedes zusätzliche Kohlenstoffatom. Hier, bei den Erythrulose-Molekülen, ist das Gegenteil der Fall.
Dies könnte daran liegen, dass sich Erythrulose effizient an der Oberfläche winziger Staubkörnchen bilden kann, die in der Wolke mit einer dünnen Eisschicht überzogen sind. Dort sind zwei kleinere Moleküle – Glykolaldehyd und Ethylenglykol – vorhanden, die sich zu dem grösseren Zuckermolekül verbinden können. Beide Bausteine kommen in der Wolke in grossen Mengen vor, was das reichliche Vorhandensein von Erythrulose erklärt. Weitere Beobachtungen sollen nun klären, ob aus den einfachen Zuckermolekülen auf den Staubpartikeln auch komplexere Zucker entstehen.
Chirales Molekül
Erythrulose ist überdies das grösste nicht-ringförmige Molekül und das erste Molekül mit vier Sauerstoffatomen, das bisher im interstellaren Raum entdeckt wurde. Zudem ist es erst das zweite im All entdeckte Molekül mit sogenannter Chiralität – das ist die Eigenschaft eines Objekts, sich nicht durch Drehen oder Verschieben mit seinem eigenen Spiegelbild zur Deckung bringen zu lassen. Es existiert in zwei spiegelbildlichen Varianten, die man nicht übereinanderlegen kann.
Das Leben auf der Erde nutzt bei vielen Molekülen konsequent nur eine der beiden Spiegelvarianten. Wie diese Präferenz einst entstanden ist, bleibt eines der grossen Rätsel rund um den Ursprung des Lebens. Dass nun ein chiraler Zucker im Weltraum auftaucht, bestärkt die Forscher in der Vermutung, dass eine solche Präferenz teilweise bereits ausserhalb der Erde vorbereitet wurde.
Zucker spielt eine wichtige Rolle bei der Entstehung des Lebens. Er dient unter anderem als Energiequelle und als Baustein für genetisches Material wie RNA und DNA. Seit Jahrzehnten fragen sich Wissenschaftler, wie Zucker auf der frühen Erde in ausreichenden Mengen entstehen konnte. Laborversuche unter realistischen Bedingungen liefern durchweg zu geringe Mengen. (dhr)
