In einer Molekülwolke nahe dem Zentrum der Milchstraße wiesen Astronom*innen ein Zuckermolekül mit vier Kohlenstoffatomen nach. Die Verbindung trägt den Namen Erythrulose und gilt als erster echter Zucker im interstellaren Raum. Für den Nachweis nutzte das Team zwei Radioteleskope in Spanien, das Yebes-40-Meter-Teleskop und das IRAM-30-Meter-Teleskop. Die Molekülwolke mit der Bezeichnung G+0,693-0,027 liegt rund 26.700 Lichtjahre von der Erde entfernt.

Echter Zucker aus dem Zentrum der Milchstraße

Damit ein Molekül als Monosaccharid zählt, braucht es ein Kohlenstoffgerüst aus mindestens drei Atomen. Erythrulose erfüllt diese Bedingung mit vier Kohlenstoffatomen eindeutig. Astronom*innen hatten bereits im Jahr 2000 das zweiatomige Molekül Glykolaldehyd im interstellaren Raum entdeckt und damals als ersten Zucker bezeichnet. Nach heutiger Definition zählt Glykolaldehyd aber nur als Zuckervorstufe, nicht als vollwertiges Monosaccharid. Erythrulose ist somit die erste Verbindung aus dem Zentrum der Milchstraße, die diese strengere Definition erfüllt.

Die Forschenden fanden das Molekül mithilfe von Rotationsspektroskopie. Rotierende Moleküle senden charakteristische Radiofrequenzen aus, die wie ein molekularer Fingerabdruck wirken. Das Team um die Astronomin Izaskun Jiménez-Serra vom spanischen Forschungsrat CSIC in Madrid identifizierte in den Teleskopdaten 17 solcher Signale, sechs davon nahezu störungsfrei. Die Studie beziffert die Wahrscheinlichkeit, dass es sich dabei um zufällige Übereinstimmungen handelt, auf lediglich rund 0,2 Prozent. Die Grundlage dafür legte ein Team um den Chemiker Emilio Cocinero bereits 2021 im Labor, als es das empfindliche Zuckermolekül erstmals unzersetzt in die Gasphase brachte und sein Spektrum vermaß.

„Das ist ein unglaublich spannendes Ergebnis“, erklärte der Astrochemiker Brett McGuire vom Massachusetts Institute of Technology gegenüber dem Fachmagazin Nature. Astronom*innen suchten seit Langem gezielt nach Zuckermolekülen im All.

Topaktuell

Überraschendes Ungleichgewicht

Das Team suchte in derselben Molekülwolke im Zentrum der Milchstraße auch nach den einfacheren dreiatomigen Zuckern Glyceraldehyd und Dihydroxyaceton, fand sie aber nicht. Erythrulose kommt in der Wolke mindestens acht- bis siebzehnmal häufiger vor, als es für die kleineren Moleküle zu erwarten wäre. Das widerspricht der naheliegenden Annahme, dass einfachere Moleküle zuerst und häufiger entstehen.

Die Forscher*innen vermuten stattdessen, dass Erythrulose direkt aus zweiatomigen Bruchstücken auf der eisigen Oberfläche von Staubkörnern entsteht, ohne den Umweg über einen dreiatomigen Zwischenschritt. Daraus lässt sich schließen, dass komplexe Moleküle im All offenbar nicht zwingend einer einfachen Stufenfolge von klein zu groß folgen, sondern von den verfügbaren Ausgangsstoffen und Reaktionswegen auf den Eiskörnern abhängen.

Was der Fund über den Ursprung des Lebens verrät

Zuckermoleküle spielen im modernen Leben eine zentrale Rolle. Ribose bildet den Baustein der RNA, Desoxyribose den Baustein der DNA. Erythrulose selbst gehört nicht zu diesen Molekülen, kann aber über chemische Umlagerungen mit verwandten Vierfach-Zuckern wie Threose in Verbindung stehen. Diese diskutieren Forscher*innen wiederum als möglichen Baustein einfacherer Erbmoleküle, die der RNA vorausgingen.

Dass solche Zucker tatsächlich den Weg auf die frühe Erde gefunden haben könnten, legen Funde in Meteoriten nahe. Forscher*innen wiesen im Rahmen einer schon 2019 veröffentlichten Studie Ribose in kohligen Chondriten nach. Auch in Proben des Asteroiden Bennu, die die NASA-Mission OSIRIS-REx im September 2023 zur Erde brachte, fanden sich Ribose und Glukose. Die neue Entdeckung im Zentrum der Milchstraße schließt eine weitere Lücke in dieser Indizienkette, denn sie zeigt, dass komplexe Zuckerchemie bereits in interstellaren Wolken ablaufen kann, lange bevor sich Sterne und Planeten bilden.

Einen Beweis für außerirdisches Leben liefert der Fund damit nicht. Erythrulose ist ein organisches, aber kein biologisches Signal. Die Beobachtungen zeigen zudem nicht, ob in der Wolke eine der beiden spiegelbildlichen Molekülformen überwiegt, wie sie für irdisches Leben typisch ist. Als nächstes Ziel wollen Forscher*innen nun Ribose selbst im interstellaren Raum aufspüren, den eigentlichen Baustein heutiger Erbmoleküle.

Quellen: Nature; „Extraterrestrial ribose and other sugars in primitive meteorites“ (PNAS, 2019)

Hinweis: Ukraine-Hilfe

Seit dem 24. Februar 2022 herrscht Krieg in der Ukraine. Hier kannst du den Betroffenen helfen.