Proteine in Meteoriten – heiße Spur außerirdischer Lebewesen?

Gegenwärtig ist eine große Mehrheit der Wissenschaftler davon überzeugt, dass Leben vor ca. drei Milliarden Jahren auf der Erde durch kleinschrittige chemische Vorgänge entstanden ist (chemische Evolution). Diese Annahme kann als moderne Urzeugungshypothese bezeichnet werden. Um dieses theoretische Konzept zu untermauern, werden im Rahmen der als „präbiotische Chemie“ bezeichneten Forschungsdisziplin viele Anstrengungen unternommen, solche Prozesse mittels Simulationen im Labor nachvollziehen zu können – wenn auch bisher ohne Erfolg.

Abb. 1: Modell des Polypeptids das gemäß McGeoch et al. in kleinen Fragmenten des Meteoriten Acfer 086 nachgewiesen werden konnte. Die roten Kugeln symbolisieren Sauerstoff, die blauen Stickstoff, die weißen Wasserstoff, die grünen Eisen, die grauen Kohlenstoff und die orangen Lithium.

Ein anderer Forschungszweig, der auf der modernen Urzeugungshypothese beruht, ist die Suche nach Spuren außerirdischen Lebens: die Astrobiologie. Denn wenn angenommen wird, dass Leben auf der Erde ausschließlich durch physikalisch-chemische Vorgänge entstanden ist, dann sollte das auch auf anderen Planeten möglich sein. Diese Erwartungshaltung drückte Cairns-Smith vor fast vierzig Jahren wie folgt aus: „Es scheint auch, dass synthetisches (Alien-) Leben eine Perspektive für die nahe Zukunft ist.“ Als mögliche heiße Spur werden Funde von Aminosäuren in Meteoriten angesehen. Doch sind solche Funde bei weitem nicht ausreichend, um als Indiz für außerirdisches Leben zu gelten, da einige Aminosäuren auch in Abwesenheit von Lebewesen aus einfachen anorganischen Molekülen entstehen können.

Kürzlich behauptete die Forschungsgruppe um Julie McGeoch von der US-amerikanischen Harvard-Universität, zum ersten Mal Proteine in Meteoritengestein nachgewiesen zu haben. Die Forscher extrahierten kleine Bruchstücke des im Jahr 1990 in Algerien gefundenen Meteoriten Acfer 086 mit einem 3-Komponenten-Lösungsmittelgemisch (Chloroform, Wasser, Methanol) und analysierten die Extrakte mittels Massenspektrometrie. Mit dieser Technik können Moleküle mit sehr geringer Massendifferenz voneinander unterschieden werden. Anhand der aus den Spektren erhaltenen Daten leiteten McGeoch et al. ab, dass in den Proben als Hauptkomponente ein Molekül der Masse 2320 Dalton enthalten ist. Aus Spektren, die unter verschiedenen Bedingungen erhalten wurden, gewannen die Forscher Informationen über Fragmente dieses Moleküls, die während des massenspektrometrischen Experiments gebildet werden. So wurden Rückschlüsse auf plausible molekulare Bausteine, aus denen das große Molekül bestand, gezogen. Demnach soll es sich um ein lineares Polypeptid handeln, das aus insgesamt 16 Glycin- bzw. Hydroxyglycin-Einheiten aufgebaut ist.

Außerdem schlossen sie aus den Daten auf das Vorhandensein von Lithium und Eisen. Aus der Gesamtheit der Befunde wurde schließlich ein Modell für das Molekül mit Hilfe einer Software (MMFF force field) konstruiert, das als „Hemolithin“ bezeichnet wurde (Abb. 1). Dass es sich bei diesem Fund nicht um eine terrestrische Verunreinigung handeln kann, wurde mit den ermittelten Isotopenverteilungsmustern der beteiligten Elemente belegt. Diese wichen deutlich von denjenigen entsprechender Elemente irdischen Ursprungs ab. Diese Befunde veranlassten die Forscher nicht nur zu der Behauptung, zum ersten Mal ein Protein außerirdischen Ursprungs nachgewiesen zu haben. Sie nahmen auch ausgehend von ihrer Rekonstruktion der Molekülstruktur an, dass das „Protein“ sogar biologische Funktionen im Kontext der lichtinduzierten Wasserspaltung haben könnte. Diese Funktion ist ein Teilvorgang in der photosynthetischen Erzeugung von Sauerstoff aus Wasser in Pflanzen.

Auch wenn der Artikel bisher noch nicht in einer anerkannten Wissenschafts-Zeitschrift veröffentlicht worden ist, gab es dazu einige Kommentare anderer Wissenschaftler.

Im Wissenschaftsmagazin New Scientist äußerte Lee Cronin (Univ. Glasgow) sich dazu: „Sie [McGeoch et al.] extrapolieren ausgehend von unvollständigen Daten. Das Protein, das sie behaupten gefunden zu haben, wird in dieser Form wohl kaum in der Natur vorkommen. Die Struktur ergibt keinen Sinn.“

Tatsächlich sind die Ungereimtheiten der formulierten Struktur des Peptids für kundige Chemiker unübersehbar. Vor allem die Eisen-Kohlenstoff Bindung (s. Abb. 1 unten) dürfte relativ labil sein und würde wohl kaum eine längere Lagerungszeit überstehen. Darüber hinaus ist es erstaunlich, dass McGeoch et al. sich mit diesem äußerst dünn abgesicherten Befund an die Öffentlichkeit wagen. Gewöhnlich werden für den Nachweis der Richtigkeit einer vorgeschlagenen Molekülstruktur übereinstimmende Daten aus vier verschiedenen analytischen Methoden erwartet (UV-, NMR-, IR-Spektroskopie, Massenspektrometrie). Die Beschränkung von McGeoch et al. auf die Massenspektrometrie ist zwar wegen der geringen Menge an nachweisbaren Molekülen verständlich. Dennoch ist die postulierte Molekülstruktur in hohem Maße spekulativ.

Die Hoffnung, Hinweise auf außerirdisches Leben zu finden, wird also auch durch diese Arbeit – sollte sie in einem Fachjournal akzeptiert werden – nicht erfüllen.

B. Schmidtgall

[McGeoch MW et al. (2020) Hemolithin: a Meteoritic Protein containing Iron and Lithium, arXiv:2002.11688 • Crane L (2020) Have we really found an alien protein inside a meteorite? https://www.newscientist.com/article/2235981-have-we-really-found-an-alien-protein-inside-a-meteorite/#ixzz6IZ0PeUUV • Cairns-Smith AG (1975) A case for an alien ancestry, Proc. R. Soc. Lond. B 189, 249–247]