Ursprung des Lebens: Erstmals Zucker im interstellaren Raum entdeckt

Süßer Fund im All

Ursprung des Lebens: Erstmals Zucker im interstellaren Raum entdeckt

Nahe dem Zentrum der Milchstraße wies ein Team das Molekül Erythrulose nach. Solche Zucker könnten einst zur Entstehung der ersten Nukleinsäuren auf der Erde beigetragen haben

Thomas Bergmayr

Zucker gehören zu den grundlegenden Molekülen des Lebens. Sie liefern Energie, bilden Strukturen und stecken im Rückgrat von DNA und RNA. Woher die ersten dieser Moleküle auf der jungen Erde kamen, ist allerdings bis heute ungeklärt. Laborversuche unter plausiblen Bedingungen der Frühzeit bringen nur unzureichende Mengen zustande. Immerhin fanden sich in Meteoriten und im Asteroiden Bennu bereits Zucker wie Ribose und Glukose, was auf eine teilweise außerirdische Herkunft hindeutete. Ein echter Zucker unmittelbar im interstellaren Medium ließ sich bisher jedoch nicht dingfest machen.

Das hat sich nun geändert. Ein internationales Team unter Leitung von Izaskun Jiménez-Serra vom spanischen Centro de Astrobiología (CAB) hat Erythrulose in der Molekülwolke G+0.693−0.027 nahe dem Zentrum unserer Galaxie entdeckt. Die Wolke liegt rund 26.700 Lichtjahre von der Erde entfernt und hat sich bereits früher als Fundgrube komplexer organischer Moleküle erwiesen. Erythrulose ist eine sogenannte Ketose mit vier Kohlenstoffatomen. Auf der Erde kommt sie unter anderem in Himbeeren vor, außerdem steckt sie in Mitteln zur Selbstbräunung.

Signale aus der Ferne

Moleküle im All lassen sich an ihren Rotationsspektren erkennen. Rotiert ein Molekül, sendet es Strahlung mit ganz bestimmten Frequenzen aus – ein Muster, das so charakteristisch ist wie ein Fingerabdruck. Die Forschenden verglichen das Signal aus der Wolke mit einem Erythrulose-Spektrum, das zuvor im Labor an der Universität des Baskenlandes vermessen worden war. Beobachtet wurde mit dem 40-Meter-Radioteleskop von Yebes und dem 30-Meter-Teleskop des IRAM, beide in Spanien.

Zwölf Liniengruppen mit insgesamt 17 einzelnen Rotationsübergängen ordnete das Team dem Zucker zu. Sechs dieser Gruppen waren weitgehend frei von störenden Signalen anderer Moleküle. Alle erwarteten Übergänge stimmten mit den Beobachtungen überein. Für die sechs klarsten Signale beziffert das Team die Wahrscheinlichkeit einer zufälligen Übereinstimmung mit etwa 0,2 Prozent.

Überraschend häufig

Überraschend war weniger der Fund selbst als seine Häufigkeit. Erythrulose kam in der Wolke mindestens achtmal häufiger vor als vergleichbare Zucker mit nur drei Kohlenstoffatomen. Das widerspricht einer verbreiteten Erwartung: Bei vielen Molekülfamilien nimmt die Häufigkeit mit jedem zusätzlichen Kohlenstoffatom deutlich ab.

"Dieser Fund kam unerwartet, da in der Astrochemie die vorherrschende Auffassung lautet, dass interstellare Moleküle durch die schrittweise Anlagerung von Kohlenstoffatomen an Größe zunehmen", sagt Jiménez-Serra, die Hauptautorin der im Fachjournal Nature Astronomy erschienenen Arbeit.

Chemie auf Eis

Wie also entsteht der Zucker dort draußen im Weltraum? Das Team ging der Frage mit quantenchemischen Berechnungen und astrochemischen Modellen nach. Beide Methoden sprechen dafür, dass sich Erythrulose auf den eisigen Oberflächen interstellarer Staubkörner bildet. Als Ausgangsstoffe kommen zwei Moleküle mit je zwei Kohlenstoffatomen infrage: Glykolaldehyd und Ethylenglykol. Beide sind in der Wolke reichlich vorhanden. Über reaktive Zwischenstufen verbinden sich ihre Kohlenstoffatome zu den vier Atomen der Erythrulose. Der Weg über kleine, häufige Bausteine erklärt auch, warum der größere Zucker den kleineren überflügelt.

Für die Frage nach dem Ursprung des Lebens ist Erythrulose interessant, wenngleich mit Vorbehalt. Das Molekül selbst ist kein Bestandteil heutiger DNA oder RNA. In wässriger Umgebung kann es sich jedoch in verwandte Aldosen wie Threose und Erythrose umlagern. Über diesen Umweg könnte es zu frühen chemischen Reaktionsnetzen beigetragen haben, aus denen später die ersten Nukleinsäuren hervorgingen.

Einschläge vor Milliarden Jahren

Der Fund beweist zwar weder, dass das Leben aus dem All kam, noch dass gerade interstellare Erythrulose an seiner Entstehung beteiligt war. Er belegt allerdings, dass relativ komplexe Zucker unter den Bedingungen des interstellaren Raums auch ohne Beteiligung von Leben entstehen können.

Wie viel davon die frühe Erde erreichte, lässt sich nur grob abschätzen. Unter mehreren Annahmen kommt das Team auf eine Modellrechnung: Während der Phase heftiger Einschläge durch Asteroiden vor etwa 4,1 bis 3,9 Milliarden Jahren, dem sogenannten "Late Heavy Bombardment", könnten zwischen rund 0,5 und 50 Millionen Tonnen Erythrulose auf die Erdoberfläche gelangt sein. Ausmaß und zeitliche Einordnung dieses Asteroiden-Bombardements sind in der Forschung allerdings umstritten.

Weitersuchen

Erythrulose ist das bislang größte nichtzyklische, also nicht ringförmig angeordnete Molekül, das im interstellaren Medium aufgespürt wurde, das erste dort mit vier Sauerstoffatomen und erst das zweite bekannte, das in zwei spiegelbildlichen Varianten vorkommt. Vor allem aber reiht sich der Fund in die Suche nach präbiotisch bedeutsamen Molekülen ein – nach Ribose, Glukose und ihren Verwandten, die für die Entstehung der ersten Erbmoleküle eine Rolle gespielt haben könnten.

"Der Nachweis von Erythrulose ist ausgesprochen aufregend, weil er die Möglichkeit eröffnet, im Weltraum weitere Zucker wie Ribose, die Bestandteil der RNA ist, sowie andere für den Ursprung des Lebens wichtige Moleküle zu entdecken", sagt Carlos Briones (CAB), Co-Autor der Studie. (Thomas Bergmayr, 13.7.2026)

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