MIT-Studie: Bausteine des Lebens überleben in Venus-Säurewolken

Peptide können in den Schwefelsäurewolken, die die Venus bedecken, nicht nur überleben, sondern sich auch in biologisch nützliche Formen falten. Dies geht aus einer neuen Forschungsarbeit des MIT hervor, die langjährige Annahmen darüber infrage stellt, wo Leben außerhalb der Erde entstehen könnte.

Die Studie, die diese Woche in den Proceedings of the National Academy of Sciences veröffentlicht wurde, ergab, dass kurze Aminosäureketten in Lösungen aus nahezu reiner Schwefelsäure wochenlang stabil blieben. Sie nahmen dreidimensionale Strukturen an, die als Omega-Loops bekannt sind – Formationen, die gelegentlich in natürlich vorkommenden Proteinen auf der Erde zu finden sind.thedebrief+1

Widerstandsfähige Bausteine

Die Wolkenschicht der Venus, die sich 50 bis 65 Kilometer über der glühend heißen Oberfläche des Planeten erstreckt, weist Temperaturen auf, die theoretisch Leben ermöglichen könnten. Die Wolken bestehen jedoch zu etwa 98 Prozent aus Schwefelsäure, einer Substanz, die stark genug ist, um Metalle aufzulösen, und die für alle bekannten irdischen Organismen tödlich ist.news.mit

Die Forschung unter der Leitung der Doktorandin Jia Yi Zhang sowie der leitenden Autoren Mei Hong, Sara Seager und Janusz Petkowski baut auf einer Reihe von MIT-Studien auf, die 2020 begannen, um zu testen, ob biologische Moleküle solchen Bedingungen standhalten können. Frühere Arbeiten zeigten, dass Nukleinsäurebasen, Lipide und Aminosäuren in konzentrierter Schwefelsäure ihre Integrität bewahrten. Die neue Arbeit weitet diese Ergebnisse auf Peptide aus, die komplexere Strukturen darstellen und für biologische Funktionen unerlässlich sind.physics.mit+2

Entgegen der Intuition könnte das nahezu vollständige Fehlen von Wasser bei einer Säurekonzentration von 98 Prozent die Widerstandsfähigkeit der Peptide erklären. Die Hydrolyse, die Reaktion, die normalerweise Peptidbindungen unter sauren Bedingungen aufbricht, benötigt Wassermoleküle, die in solch konzentrierten Lösungen kaum vorhanden sind.news.mit

"Ohne Wasser ist eine Säure, die man als aggressives Lösungsmittel betrachten würde, plötzlich nicht mehr so bedrohlich, wie man meinen könnte", sagte Hong.news.mit

Unerwartete Strukturen

Mit einem 800-Megahertz-Kernspinresonanzspektrometer fand das Team heraus, dass Schwefelsäuremoleküle als Gerüst fungierten. Sie schoben sich in die Mitte der Peptidschleifen und hielten sie in Omega-Loop-Konformationen, die sich in Wasser normalerweise nicht bilden würden. Solche Strukturen spielen vermutlich eine Rolle bei der Proteinfaltung und der molekularen Erkennung in der irdischen Biologie.news.mit

Adriaan Bax, Leiter der Sektion für biophysikalische NMR bei den National Institutes of Health, bezeichnete die Ergebnisse als "wichtig und unerwartet" und merkte an, dass sie die Möglichkeit eröffnen, dass gefaltete Proteinstrukturen in Umgebungen existieren könnten, die sich radikal von der Erde unterscheiden.news.mit

Suche ausweiten

Die Ergebnisse kommen zu einer Zeit, in der private Missionen zur Venus an Fahrt gewinnen. Seager, die die Morning Star Missions zur Venus leitet, sagte, die Arbeit sollte einen breiteren Blick auf die Bewohnbarkeit bei der Suche nach Exoplaneten anregen. Folgestudien werden untersuchen, ob doppelsträngige Peptid-Nukleinsäure – ein synthetisches Analogon zur DNA – die Struktur der DNA unter diesen Bedingungen replizieren kann.thedebrief+1

"Wir suchen nach Exoplaneten, die ein echter Zwilling der Erde sein könnten, aber was, wenn sie alle wie die Venus sind?" sagte Seager. "Unsere Ergebnisse eröffnen definitiv eine ganze Reihe von Möglichkeiten."news.mit