Zwischen den Sternen ist es kalt und beinahe leer – und doch hat sich dort über Jahrmillionen eine erstaunlich reiche Chemie angesammelt. Wie reich, zeigt ein Fund, den ein Team um Izaskun Jiménez-Serra vom spanischen Zentrum für Astrobiologie (CAB) im Journal Nature Astronomy vorstellt: In der Molekülwolke G+0.693−0.027 nahe dem Zentrum der Milchstraße, rund 26.700 Lichtjahre entfernt, haben die Forschenden den Einfachzucker Erythrulose aufgespürt. Es ist der erste Nachweis eines echten Zuckers im interstellaren Medium.
Für die Frage nach dem Ursprung des Lebens ist das mehr als eine Kuriosität. Zucker bilden das Rückgrat von DNA und RNA, sie liefern Energie und treiben den Zellstoffwechsel an. Nur: Unter den Bedingungen der Urerde entstehen Monosaccharide im Laborversuch bloß in Spuren – zu wenig, um die Bildung der ersten Erbgutmoleküle zu erklären. Dass in Meteoriten und in Proben des Asteroiden Bennu bereits Ribose und Glukose steckten, nährte deshalb den Verdacht, ein Teil des irdischen Zuckervorrats sei von außen gekommen. Für diese Idee fehlte bisher das entscheidende Glied: Zucker im interstellaren Raum selbst.
Eine Chemie gegen die Intuition
Überraschend ist weniger der Fund als seine Form. Erythrulose besitzt vier Kohlenstoffatome – und ist in der Wolke mindestens achtmal häufiger als die kleineren Zucker mit drei Kohlenstoffatomen, die trotz sehr empfindlicher Suche überhaupt nicht auftauchen. Das widerspricht der geläufigen Annahme, interstellare Moleküle wüchsen Schritt für Schritt um je ein Kohlenstoffatom. Quantenchemische Rechnungen und astrochemische Modelle des Teams deuten auf einen anderen Weg: Auf den vereisten Oberflächen von Staubkörnern verbinden sich zwei Moleküle mit je zwei Kohlenstoffatomen – Glykolaldehyd und Ethylenglykol – direkt zum Vierer.
„Diese Chemie ist seltsam und unerwartet“, sagte der nicht an der Studie beteiligte Chemiker Brett McGuire vom Massachusetts Institute of Technology dem Magazin Chemical & Engineering News. Sie laufe der chemischen Intuition zuwider – und öffne gerade deshalb ein neues Forschungsfeld.
Nachweisen ließ sich der Zucker über sein Rotationsspektrum, eine Art molekularer Fingerabdruck. Dazu vermass das Team zunächst im Labor der Universität des Baskenlandes das Spektrum von Erythrulose – heikel, weil Zucker beim Verdampfen zerfallen; erst eine Beimischung von Talk brachte die Moleküle intakt in die Gasphase. Anschließend suchten die Forschenden dieses Muster in Beobachtungen des 40-Meter-Radioteleskops von Yebes und des 30-Meter-Teleskops des IRAM. Zwölf Liniengruppen passten; bei den sechs klarsten Signalen liegt die Wahrscheinlichkeit einer zufälligen Übereinstimmung bei 0,2 Prozent.
Erythrulose ist zudem chiral, kommt also in zwei spiegelbildlichen Varianten vor – erst das zweite chirale Molekül, das im interstellaren Medium gefunden wurde. Und weil Ketosen wie Erythrulose in wässriger Umgebung leicht in Aldosen übergehen, könnte Zucker aus dem All zu jenem Vorrat beigetragen haben, aus dem auf der jungen Erde Stoffwechsel und Vererbung hervorgingen. Für die Suche nach weiteren Molekülen – darunter Ribose, ein Baustein des Erbguts – steigen damit die Chancen.