Woher kamen die ersten Lebensbausteine auf der Erde? Lange ging man davon aus, dass komplexere organische Moleküle wie DNA-Bausteine, Peptide oder Aminosäuren auf der frühen Erde entstanden – an unterseeischen Schloten, hydrothermalen Tümpeln oder auch flüssigkeitsgefüllten Poren im Gestein. Doch inzwischen rückt ein anderes Szenario immer stärker in den Fokus. Demnach könnten die Einschläge von Kometen und Asteroiden erste Lebensbausteine oder deren chemische Vorläufer auf die Erde gebracht haben. Ein mögliches Indiz dafür ist der Nachweis von organischen Molekülen im Staub und Eis solcher Himmelskörper und in Meteoritenproben. In letzteren wurden im Laufe der letzten Jahre bereits alle fünf Nukleobasen entdeckt – die Basen, die in der DNA und RNA den genetischen Code bilden. „Dies legt nahe, dass die molekularen Voraussetzungen für Leben nicht nur auf der Erde existieren, sondern auch anderswo im Sonnensystem als natürliche Produkte chemischer Entwicklung entstehen können“, erklären Toshiki Koga von der Japanischen Agentur für Meeres- und Geowissenschaften und Technologie (JAMSTEC) und seine Kollegen.
Fünf auf einen Streich
Bei den Meteoritenproben blieb jedoch immer eine Restunsicherheit darüber, ob diese Moleküle nicht doch erst nach dem Einschlag dieser Meteoriten in die Proben gelangt waren. Mehr Klarheit bringen nun Proben, die die japanische Raumsonde Hayabusa 2 vom Asteroiden (162173) Ryugu eingesammelt und im Jahr 2020 zur Erde zurückgebracht hat. Dieser knapp einen Kilometer große, auffallend rautenförmige Asteroid ist rund 4,5 Milliarden Jahre alt und damit ein Relikt aus der Frühzeit unseres Sonnensystems. Ähnlich wie der 2020 von der NASA-Mission OSIRIS-REx beprobte Asteroid (101955) Bennu ist Ryugu reich an flüchtigen Substanzen und Kohlenstoff und könnte aus dem inneren Asteroidengürtel stammen. Beide enthalten relativ viele organische Moleküle, wie erste Analysen der Asteroidenproben verrieten. Das Team um Koga hat nun Proben des Asteroiden Ryugu noch einmal gezielt auf das Vorkommen der DNA-Basen Adenin, Guanin, Cytosin und Thymin sowie die RNA-Base Uracil hin analysiert.
Die Analysen ergaben: Im Material des Asteroiden Ryugu sind alle fünf Nukleobasen sowie verschiedene Vorläufermoleküle und Derivate dieser Basen nachweisbar. Damit ist dieser Asteroid nach Bennu schon der zweite, der diese wichtigen Lebensbausteine enthält. Dies legt nahe, dass die Präsenz solcher Lebensbausteine auf Asteroiden keine seltene Ausnahme war und ist. Und es stützt die Vermutung, dass solche Moleküle auch durch Einschläge von Himmelskörpern auf die junge Erde gelangt sein könnten. „Der universelle Nachweis aller fünf kanonischen Nukleobasen in Proben von Ryugu und Bennu unterstreicht den potenziellen Beitrag, den solche aus dem All stammenden Moleküle zur präbiotischen Evolution auf der frühen Erde geleistet haben könnten“, schreibt das Team.
Verhältnis von Purin- und Pyrimidinbasen nicht gleich
Die Analysen zeigen aber auch interessante Unterschiede zwischen den beiden Asteroiden Ryugu und Bennu. Zum einen war die Konzentration der Nukleobasen in den Ryuguproben nur halb so hoch wie in den Proben vom Asteroiden Bennu, wie Koga und seine Kollegen feststellten. Zum anderen unterscheiden sich beide auch im Verhältnis der zwei Hauptgruppen dieser Basen. Diese werden anhand ihres chemischen Grundgerüsts unterteilt: Guanin und Adenin beruhen auf zwei miteinander verbundenen Ringen aus Kohlenstoff- und Stickstoffatomen, abgeleitet vom Molekül Purin. Die drei restlichen Nukleobasen Thymin, Cytosin und Uracil basieren dagegen auf Pyrimidin, einer organischen Verbindung mit nur einem solchen Ring. In ihren vergleichenden Analysen stellten Koga und sein Team fest, dass im Material von Ryugu beide Nukleinbasen-Gruppen in fast gleichem Verhältnis vertreten sind. Bei Bennu überwiegen dagegen die Pyrimidin-Basen, bei einigen auf der Erde gefundenen Meteoriten sind es die Purinbasen.
Nach Ansicht der Forschenden könnten diese Unterschiede auf die Entstehungsgeschichte und die Menge an Vorläufersubstanzen auf diesen Asteroiden zurückgehen. In dem Vergleich zeigte sich beispielsweise eine starke Korrelation des Ammoniakgehalts in den verschiedenen Asteroiden zu ihrem Verhältnis von Purin- zu Pyrimidinbasen. „Diese Korrelation deutet darauf hin, dass die Ammoniakverfügbarkeit ein Schlüsselfaktor für die Bildungswege dieser Nukleobasen ist“, schreibt das Team. Das Verhältnis der verschiedenen Nukleobasen in Himmelskörpern könnte daher Aufschluss darüber geben, in welchen kosmischen Umgebungen sie entstanden sind.
Quelle: Toshiki Koga (Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC), Yokosuka) et al., Nature, doi: 10.1038/s41550-026-02791-z
