Interstellaire condities geen belemmering voor peptidevorming    

In dit artikel:

Onderzoekers van de Universiteit Leiden en instituten in Jena en Poitiers hebben aangetoond dat peptiden – voorlopers van eiwitten – kunnen ontstaan onder extreem koude omstandigheden zoals die in de ruimte voorkomen. Daarvoor is geen energie van ultraviolette of kosmische straling nodig. De resultaten verschenen in Communications Chemistry.

De experimenten werden uitgevoerd met de SURFRESIDE-installatie van het Leidse Laboratorium voor Astrofysica. Daarmee kunnen reacties worden nagebootst op koude oppervlakken van interstellaire stofdeeltjes. In dichte moleculaire wolken kunnen zulke deeltjes bedekt raken met ijslagen waarin koolstof, koolmonoxide, ammoniak en atomaire waterstof reageren.

Uit deze stoffen ontstond het reactieve aminoketeen. Door een beperkte opwarming, bijvoorbeeld door straling van een jonge ster, kon dit molecuul vervolgens polymeriseren tot peptiden, zonder dat eerst afzonderlijke aminozuren hoefden te worden gevormd. Tijdens het proces ontstonden bovendien steeds complexere organische moleculen. Dat wijst erop dat de chemische opbouw van complexe stoffen ook kan plaatsvinden in koude, van straling afgeschermde gebieden. Straling blijft volgens de onderzoekers wel belangrijk in de chemie tussen sterren, maar is niet altijd noodzakelijk als energiebron.

De toevoeging van atomaire waterstof had een opvallend effect. De experimenten leverden daardoor meer verschillende peptideproducten op, waaronder structuren met mogelijke resten van glycine, alanine, serine en threonine. Ook ontstonden langere peptideketens. Waterstof lijkt aanvankelijk de vorming van aminoketeen te kunnen remmen, maar bevordert uiteindelijk juist de polymerisatie. De precieze werking daarvan is nog niet opgehelderd.

De onderzoekers vermoeden dat ammoniak en andere stoffen in het vaste materiaal de benodigde herschikking van waterstofatomen katalyseren. Zodra er al peptiden aanwezig zijn, kunnen die bovendien nieuwe reactieve plekken bieden, waardoor de vorming van nog meer peptiden versnelt.

De studie bewijst niet dat de eerste peptiden op aarde uit de ruimte afkomstig waren. Ze laat vooral zien dat zulke moleculen onder omstandigheden die voorkomen in gebieden waar planeten ontstaan, kunnen worden gevormd. Vervolgonderzoek moet uitwijzen hoe efficiënt dat gebeurt, of de peptiden een planeetvorming en transport naar jonge planeten kunnen overleven en welke rol ze daarna in de prebiotische chemie kunnen spelen.