Chemische Verbindungen namens Nukleobasen, die wesentlichen Bausteine der DNA, wurden zum ersten Mal in einer laborbasierten Simulation nachgewiesen, die darauf ausgelegt ist, die Gaswolken nachzuahmen, die in den weiten Bereichen des Weltraums zwischen Sternen zu finden sind.
Die Entdeckung bringt uns dem Verständnis der Ursprünge des Lebens auf der Erde näher, sagen die Forscher.
„Dieses Ergebnis könnte der Schlüssel zur Klärung grundlegender Fragen für die Menschheit sein, etwa darüber, welche organischen Verbindungen während der Entstehung des Sonnensystems existierten und wie sie zur Geburt des Lebens auf der Erde beitrugen“, sagte Dr. Yasuhiro Oba vom Institut für Niedrigtemperatur der Universität Hokkaido Science, Leiter des Forschungsteams, das die Entdeckung gemacht hat.
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Die Grundstruktureinheit der DNA wird Nukleotid genannt und besteht aus einer Nukleobase, einem Zucker und einem Phosphat. Frühere Studien, die die Bedingungen nachahmen, die in interstellaren Molekülwolken erwartet werden, haben das Vorhandensein von Zucker und Phosphat nachgewiesen, aber niemals Nukleobasen.
Um die Entdeckung zu machen, baute das Team eine Simulation einer interstellaren Molekülwolke auf, indem es ein gasförmiges Gemisch aus Wasser, Kohlenmonoxid und Ammoniak in eine Vakuumkammer pumpte, die mit kosmischem Simulationsstaub gefüllt war, und es auf -263 °C abkühlte.
Als nächstes richteten sie ein Paar speziell entwickelter UV-Lampen in die Kammer, um chemische Reaktionen in Gang zu setzen. Dies führte dazu, dass sich auf der Stauboberfläche ein Eisfilm bildete.
Anschließend erwärmten sie diese Substanz auf Raumtemperatur und analysierten ihre chemische Zusammensetzung mit einem hochauflösenden Massenspektrometer. Auf diese Weise waren sie in der Lage, das Vorhandensein mehrerer Nukleobasen zu identifizieren, darunter Cytosin, Thymin und Adenin – drei der vier Basen, aus denen die gesamte DNA besteht.
Sie identifizierten auch mehrere Aminosäuren, die die Bausteine von Proteinen sind, einem weiteren Schlüsselelement für die Entstehung von Leben.
Das Team vermutet, dass frühere Experimente zur Simulation interstellarer Molekülwolkenumgebungen tatsächlich auch Nukleobasen produziert hätten, dass die damals verfügbaren Analysewerkzeuge jedoch nicht empfindlich genug waren, um sie in komplexen Mischungen nachzuweisen.
„Unsere Ergebnisse deuten darauf hin, dass die von uns reproduzierten Prozesse zur Bildung der molekularen Vorläufer des Lebens führen könnten“, sagte Oba. „Die Ergebnisse könnten unser Verständnis der frühen Stadien der chemischen Evolution im Weltraum verbessern.“