Protein-Bausteine aus dem Nichts: Wie aus der einfachsten Aminosäure im All Peptide werden

Stellen wir uns einen Ort vor, der so wenig nach „Leben“ aussieht wie nur möglich: tiefes interstellares Dunkel, fast perfektes Vakuum, Temperaturen um etwa minus 260 Grad Celsius. Und genau dort – in den Staub- und Eisfilmen zwischen den Sternen – könnten schon chemische Schritte passieren, die wir lange eher auf Planeten verortet haben. Ein Team um Forschende der Aarhus University zeigt in Labor-Experimenten: Aus Glycin, der einfachsten proteinbildenden Aminosäure, können unter weltraumähnlichen Bedingungen kurze Peptide entstehen – also genau die Art Bindungen, aus denen später Proteine gebaut werden.

Von „Aminosäuren überall“ zu „Peptidbindungen im interstellaren Eis“

Dass einfache Aminosäuren extraterrestrisch vorkommen, ist keine brandneue Idee: In Meteoriten und Kometen wurden solche Moleküle gefunden, und in astrochemischen Modellen taucht Glycin schon länger als Kandidat auf. Der große Knackpunkt war bislang die nächste Stufe: Peptidbindungen. Denn chemisch ist das oft eine „Entwässerungsreaktion“ – beim Verknüpfen zweier Aminosäuren wird Wasser abgespalten. In flüssigem Wasser ist das ausgerechnet ungünstig, weil Wasser die Rückreaktion begünstigt. Viele Szenarien zur frühen Biochemie sind deshalb stark „wasserzentriert“: Erst auf nassen Planeten, so die klassische Erzählung, können komplexere Ketten entstehen.

Die neue Arbeit dreht diese Intuition ein Stück weit um. Die Forschenden zeigen einen Weg, bei dem gerade kein flüssiges Wasser nötig ist: In Eis-Analoga, wie sie auf Staubkörnern im interstellaren Medium vorkommen könnten, reicht energiereiche Strahlung als Anstoß.

Das Experiment: Weltraum nachgebaut, kosmische Strahlung simuliert

Im Labor wurde Glycin in einer speziellen Vakuumkammer auf extrem niedrige Temperaturen gebracht – in einem Bereich, der kalten interstellaren Staubwolken entsprechen soll. Dann kam der „Energie-Trigger“: Protonenbestrahlung, die kosmische Strahlung imitiert. Der Clou ist dabei die saubere Nachweisstrategie: Das Team nutzte isotopenmarkiertes Glycin, also Varianten, bei denen bestimmte Atome (etwa Wasserstoff durch Deuterium) ausgetauscht sind. Damit lässt sich später besser auseinanderhalten, welche Produkte wirklich aus dem eingesetzten Ausgangsstoff stammen – und nicht aus Spuren von Verunreinigungen.

Nach der Bestrahlung suchten die Forschenden nach den Reaktionsprodukten und fanden unter anderem Glycylglycin – das simpelste Dipeptid aus zwei Glycin-Bausteinen – sowie Wasser in verschiedenen isotopischen Varianten als Nebenprodukt. Die Peptidbindung selbst wurde mit Infrarotspektroskopie abgesichert; zusätzlich stützte hochauflösende Massenspektrometrie den Befund und zeigte, dass neben dem Dipeptid auch weitere komplexere organische Produkte entstehen können.

Warum das wichtig ist – und warum es trotzdem kein „Leben im All“-Beweis ist

Wenn Peptidbindungen schon im interstellaren Eis entstehen können, verschiebt das den möglichen Zeitpunkt, wann „biologisch relevante“ Chemie beginnt: nicht erst auf fertigen Planeten, sondern potenziell schon vor der Stern- und Planetenentstehung. Das passt gut zu der Idee, dass kollabierende Staub- und Gaswolken ein chemisches Inventar in protoplanetare Scheiben und später auf junge Planeten mitliefern könnten. Je mehr solche Bausteine von Anfang an vorhanden sind, desto weniger „Zufallstreffer“ müssten auf dem Planeten selbst passieren.

Aber: Das ist Grundlagenchemie unter kontrollierten Bedingungen – keine direkte Beobachtung im All. Offen bleibt, wie effizient diese Reaktionen in echten interstellaren Wolken ablaufen, wie stabil die Produkte über lange Zeiten bleiben und in welchen Mengen sie tatsächlich in planetenbildendes Material gelangen. Labor-Analoga sind immer eine Art „bestmögliche Simulation“: Sie zeigen, dass ein Prozess prinzipiell möglich ist, aber nicht automatisch, dass er in der Natur der dominante Weg ist.

Trotzdem ist die Botschaft stark: Die Entstehung von Peptiden muss nicht zwingend auf „wässrige Nischen“ beschränkt sein. Damit werden Ursprungsszenarien für präbiotische Chemie breiter – und die Wahrscheinlichkeit steigt, dass viele Planetensysteme mit einem Startpaket an organischer Komplexität beginnen.

Der nächste Schritt: Nicht nur Proteine zählen

Peptide sind nur ein Teil dessen, was Zellen brauchen. Ebenso entscheidend sind Bausteine für Erbmaterial (Nukleobasen, Nukleotide) und für Membranen. Ob auch diese Klassen von Molekülen unter vergleichbaren Bedingungen entstehen können, ist weiterhin offen. Genau hier liegt der spannende Anschluss: Wenn sich mehrere Grundzutaten außerhalb von Planeten bilden, könnten junge Welten weniger „von Null“ starten, als wir lange angenommen haben.