Grundlage für Evolution: RNA-Entstehung in der Ursuppe

Ein Forschungsteam der LMU München beschreibt im Fachmagazin Science, wie sich wichtige Bausteine des Lebens, sogenannte Ribonukleotide, in der "Ursuppe" bilden konnten. Das Projekt wird in der Initiative "Leben?" der VolkswagenStiftung gefördert.

Geothermalquelle im Yellowstone Nationalpark
Auf geothermalen Feldern wie im hier Yellowstone-Nationalpark könnten auf der Ur-Erde erste RNA-Moleküle, die Vorboten des Lebens, entstanden sein. (Foto: VolkswagenStiftung)

Bevor sich das Leben auf der Ur-Erde entwickeln konnte, müssen vor gut vier Milliarden Jahren erste einfache Bausteine aus anorganischen und organischen Stoffen entstanden sein, die seine Entstehung in Gang setzten. Ein Team um den Chemiker Professor Dr. Thomas Carell von der LMU München kann nun einen wichtigen Schritt in dieser chemischen Evolution erklären, die der biologischen Stammesgeschichte vorausgegangen ist. Davon berichten sie in ihrem Artikel "Unified prebiotically plausible synthesis of pyrimidine and purine RNA ribonucleotides" im renommierten Fachmagazin Science. Die Publikation entstand im Rahmen des Projekts "Chemical Studies to Elucidate the Evolution of the Ribosome (EvoRib)", das von der VolkswagenStiftung in der Förderinitiative "Leben? – Ein neuer Blick der Naturwissenschaften" mit insgesamt rund 1,1 Mio. Euro gefördert wird.

Adenosin-Struktur
Struktur von Adenosin, eines der vier RNA-Nukleoside (Bild: NEUROtiker – Wikimedia Commons)

Thomas Carell und sein Team schlagen als Erklärung eine Kaskade chemischer Reaktionen vor, in der die vier Grundbausteine des Erbmoleküls RNA, also die sogenannten Purine Adenin und Guanin sowie die Pyrimidine Cytosin und Uracil allesamt unter identischen Bedingungen – in ein und demselben Ursuppen-Topf sozusagen – entstehen können. Die bisherigen Modelle setzten unterschiedliche geochemische Settings für den Bau von Pyrimidinen und Purinen voraus.

Den Münchner Forschenden zufolge reichten einfachste chemische Zutaten und Reaktionsbedingungen, wie sie auf der Erde vor Millionen von Jahren etwa auf Feldern mit vulkanischer Aktivität im Untergrund oder aber auch in flachen Teichen zu finden gewesen sein dürften, um die Synthese der Purine und Pyrimidine über eine ganze Reihe von Reaktionsschritten in Gang zu halten. Solche einfachen Rahmenbedingungen, erklärt Thomas Carell, ließen es umso plausibler erscheinen, dass diese Reaktionskaskaden und damit ein entscheidender Schritt der chemischen Evolution auf der frühen Erde stattfinden konnten.

Hintergrund: Die Förderinitiative "Leben?"

Mit der Förderinitiative Leben? – Ein neuer Blick der Naturwissenschaften auf die grundlegenden Prinzipien des Lebens unterstützt die VolkswagenStiftung herausragende Projekte im Grenzbereich zwischen Natur- und Lebenswissenschaften. Nächster Stichtag: 15. Oktober 2019


Prof. Dr. Thomas Carell ist seit September 2019 Mitglied des Kuratoriums der VolkswagenStiftung.