Der Schritt von der unbelebten zur belebten Natur ist sehr eng mit der Fähigkeit verbunden, rechts- und linksdrehende Moleküle voneinander unterscheiden zu können. Wie die ersten Lebewesen diese Unterscheidung gelernt haben, beschäftigt Forscher seit mehr als einem halben Jahrhundert. In einem verblüffend einfachen Experiment haben Robert Hazen von der Carnegie Institution of Washington und seine Kollegen jetzt gezeigt, dass Kalkspat rechts- und linksdrehende Aminosäuren voneinander trennen kann. Die Forscher beschreiben ihr Experiment in der Fachzeitschrift Proceedings of the National Academy of Sciences.
Bis auf eine Ausnahme besitzen die Aminosäuren, aus denen die Proteine aufgebaut sind, Chiralität: Sie kommen ? je nach Anordnung ihrer chemischen Bausteine ? in einer rechts- und einer linksdrehenden Form vor. Während bei unbelebten chemischen Prozessen die Unterscheidung zwischen den Chiralen in der Regel keine Rolle spielt, bestehen beispielsweise Proteine nur aus linksdrehenden Aminosäuren.
Hazen und seine Kollegen haben einen faustgroßen Kalkspatkristall in eine Lösung mit der Aminosäure Asparaginsäure gelegt. “Unser Experiment zeigt, dass die Kristallflächen des Kalkspats Aminosäuren sehr einfach nach Chiralität selektieren und konzentrieren kann.”, sagt Hazen. Jeweils ein Paar von Flächen auf dem Kalkspatskristall hat in seiner Molekülstruktur entgegengesetzte Ausrichtungen. Dies führte dazu, dass jeweils eine der beiden Flächen nur linksdrehende Asparaginsäure-Moleküle anzog und die andere nur rechtsdrehende.
Da Kalkspat heute wie auch vor vier Milliarden Jahren ein weit verbreitetes Mineral auf der Erde war, glaubt Hazen, dass er bei der Entstehung des Lebens eine entscheidende Rolle gespielt hat. “Unsere weiteren Experimente werden zeigen, ob durch diese Eigenschaft auch die Bildung von Aminosäureketten begünstigt wird.”
Axel Tillemans
