Die Entstehung der ersten Biomoleküle auf der Erde

Die urzeitliche Atmosphäre vor etwa vier Milliarden Jahren bestand hauptsächlich aus Stickstoff, Kohlendioxid, Methan, Schwefelwasserstoff und Cyanwasserstoff (Blausäure), enthielt aber keinen freien Sauerstoff, der das Eisensulfid oxidiert hätte.

Zur Entstehung von Lebewesen wird Kohlenstoff benötigt. Er ist der wichtigste Baustein organischer Verbindungen, aus dem Zellen und ihre Komponenten bestehen. Woher dieses Atom stammen könnte, konnte das Forscherteam um den Chemiker Prof. Dr. Wolfgang Weigand vom Institut für Anorganische und Analytische Chemie der Universität Jena nun nachweisen.

Die Forscher brachten das Eisensulfid mit Blausäure in stickstoffhaltiger Atmosphäre, wie sie zur Entstehungszeit der Erde bestand, in Verbindung und erwärmten die Mischung auf 80 Grad Celsius. Im Reaktionsprodukt konnten die Wissenschaftler Vorläufer der heutigen Biomoleküle nachweisen, darunter Thiole, welche Bestandteile der Zellmembran sind, und Acetaldehyd, eine Vorstufe der Nucleoside in der DNA.

„Besonders aufregend war, dass wir unter diesen milden Bedingungen sogar Adenin nachweisen konnten, das als Nukleobase einer der fünf Buchstaben des genetischen Codes ist“, berichtete Arbeitsgruppenleiter Weigand begeistert.

Das nötige Kohlenstoffatom für die Biomoleküle lieferte das Cyanid, welches die Forscher durch Isotopenmarkierung nachweisen konnten. Der Fund bestätigt, dass das Cyanid aus Blausäure den Kohlenstoff für die ersten organischen Verbindungen auf der Erde geliefert haben könnte. Ihre Ergebnisse veröffentlichten die Forscher in Chemistry Europe.

Besonders dankbar war Weigand über die gute Zusammenarbeit des gesamten internationalen Teams: „Für so eine Arbeit braucht es wirklich Fantasie und Geduld“, fasst er zusammen. „Und das haben Robert Bolney und Mario Grosch bewiesen. Auch die Zusammenarbeit mit den Kolleginnen und Kollegen an der University of California in Irvine und an der LMU München war beispielhaft.“