Im Zentrum unserer Galaxie gibt es viele Bausteine ​​für RNA-basiertes Leben

Nitrile, eine Klasse organischer Moleküle mit einer Cyanogruppe – d. h. einem Kohlenstoffatom, das mit einer dreifach ungesättigten Bindung an ein Stickstoffatom gebunden ist – sind typischerweise toxisch. Aber paradoxerweise sind sie auch ein wichtiger Vorläufer für lebenswichtige Moleküle wie Ribonukleotide, die aus den Nukleobasen oder „Buchstaben“ A, U, C und G bestehen, die mit einer Ribose- und Phosphatgruppe verbunden sind, die zusammen RNA bilden. Nun hat ein Forscherteam aus Spanien, Japan, Chile, Italien und den USA gezeigt, dass im interstellaren Raum innerhalb der Molekülwolke G+0,693-0,027 nahe dem Zentrum der Milchstraße eine Vielzahl von Nitrilen vorkommt.

Dr. Víctor M. Rivilla, Forscher am Zentrum für Astrobiologie des Spanischen Nationalen Forschungsrates (CSIC) und des Nationalen Instituts für Luft- und Raumfahrttechnologie (INTA) in Madrid, Spanien, und Erstautor der neuen Studie, die in veröffentlicht wurde Grenzen in Astronomie und Weltraumwissenschaftensagte: „Hier zeigen wir, dass die Chemie, die im interstellaren Medium stattfindet, in der Lage ist, effizient mehrere Nitrile zu bilden, die wichtige molekulare Vorläufer des ‚RNA World‘-Szenarios sind.“

Mögliche „Nur-RNA“-Welt

Nach diesem Szenario basierte das Leben auf der Erde ursprünglich nur auf RNA, und später entwickelten sich DNA und Proteinenzyme. RNA kann beide Funktionen erfüllen: Informationen speichern und kopieren wie DNA und Reaktionen katalysieren wie Enzyme. Nach der „RNA World“-Theorie müssen Nitrile und andere Bausteine ​​des Lebens nicht unbedingt alle auf der Erde selbst entstanden sein: Sie könnten auch im All entstanden und während der „Late Schwere Bombardierung“ vor 4,1 bis 3,8 Milliarden Jahren. Zur Unterstützung wurden Nitrile und andere Vorläufermoleküle für Nukleotide, Lipide und Aminosäuren in zeitgenössischen Kometen und Meteoren gefunden.

Aber woher im Weltraum könnten diese Moleküle gekommen sein? Hauptkandidaten sind Molekülwolken, die dichte und kalte Regionen des interstellaren Mediums sind und sich für die Bildung komplexer Moleküle eignen. Beispielsweise hat die Molekülwolke G+0,693-0,027 eine Temperatur von etwa 100 K, einen Durchmesser von etwa drei Lichtjahren und eine etwa tausendfache Masse unserer Sonne. Es gibt keine Beweise dafür, dass sich derzeit Sterne innerhalb von G+0.693-0.027 bilden, obwohl Wissenschaftler vermuten, dass es sich in Zukunft zu einer Sternenkinderstube entwickeln könnte.

„Der chemische Inhalt von G+0,693-0,027 ist ähnlich dem anderer sternbildender Regionen in unserer Galaxie und auch dem von Objekten des Sonnensystems wie Kometen. Das bedeutet, dass seine Untersuchung uns wichtige Einblicke in die chemischen Inhaltsstoffe geben kann waren in dem Nebel verfügbar, der unser Planetensystem hervorgebracht hat“, erklärte Rivilla.

Elektromagnetische Spektren untersucht

Rivilla und Kollegen verwendeten zwei Teleskope in Spanien, um die von G+0,693-0,027 emittierten elektromagnetischen Spektren zu untersuchen: das 30 Meter breite IRAM-Teleskop Granada und das 40 Meter breite Yebes-Teleskop in Guadalajara. Sie entdeckten die Nitrile Cyanoallen (CH2CCHCN), Propargylcyanid (HCCCH2CN) und Cyanopropin, die in G+0.693-0.027 noch nicht gefunden worden waren, obwohl sie 2019 in der TMC-1-Dunkelwolke im Sternbild Stier gemeldet worden waren und Auriga, eine Molekülwolke mit sehr unterschiedlichen Bedingungen als G+0,693-0,027.

Rivilla und das Team fanden auch mögliche Beweise für das Vorkommen von Cyanoformaldehyd (HCOCN) und Glykolnitril (HOCH2CN) in G+0,693-0,027. Cyanoformaldehyd wurde erstmals in den Molekülwolken TMC-1 und Sgr B2 im Sternbild Sagittarius und Glykolnitril im sonnenähnlichen Protostern IRAS16293-2422 B im Sternbild Ophiuchus nachgewiesen.

Andere neuere Studien haben auch über andere RNA-Vorläufer innerhalb von G+0,693-0,027 berichtet, wie Glykolaldehyd (HCOCH2OH), Harnstoff (NH2CONH2), Hydroxylamin (NH2OH) und 1,2-Ethendiol (C2H4O2), was bestätigt, dass die interstellare Chemie dazu in der Lage ist liefern die grundlegendsten Zutaten für die „RNA-Welt“.

Nitrile gehören zu den am häufigsten vorkommenden chemischen Familien im Weltraum

Endautor Dr. Miguel A. Requena-Torres, Dozent an der Towson University in Maryland, USA, sagte: „Dank unserer Beobachtungen in den letzten Jahren, einschließlich der vorliegenden Ergebnisse, wissen wir jetzt, dass Nitrile zu den am häufigsten vorkommenden chemischen Familien gehören im Universum. Wir haben sie in Molekülwolken im Zentrum unserer Galaxie, Protosternen unterschiedlicher Masse, Meteoriten und Kometen und auch in der Atmosphäre von Titan, dem größten Saturnmond, gefunden.“

Zweitautor Dr. Izaskun Jiménez-Serra, ebenfalls Forscher am CSIC und INTA, blickte in die Zukunft: „Wir haben bisher mehrere einfache Vorläufer von Ribonukleotiden, den Bausteinen der RNA, entdeckt. Aber es fehlen noch Schlüsselmoleküle, die schwer zu entdecken sind Da wir zum Beispiel wissen, dass für die Entstehung des Lebens auf der Erde wahrscheinlich auch andere Moleküle wie Lipide erforderlich waren, die für die Bildung der ersten Zellen verantwortlich sind, sollten wir uns auch darauf konzentrieren, zu verstehen, wie Lipide aus einfacheren Vorläufern gebildet werden können, die in der vorhanden sind interstellares Medium.“