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Neues aus der Welt der Wissenschaft |
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Experiment: Wie das Ammoniak in die Ursuppe kam |
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| | | Ammoniak hat bei der Entstehung von Leben vermutlich eine große Rolle gespielt. Wie das Gas einst in die "Ursuppe" gelangt ist, haben nun deutsche Forscher mit Hilfe eines Experimentes genauer untersucht. |
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Die Ergebnisse der Jenaer Wissenschaftler werden im Journal "Angewandte Chemie" veröffentlicht, das am 4. April erscheint. Ab 31. März ist die Online-Version des Artikels auf den Internet-Seiten der renommierten Fachzeitschrift zu finden.
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Von anorganischen Stoffen zur DNA |
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Wie entwickelten sich aus einfachen anorganischen Stoffen schließlich komplizierte organische Moleküle, wie Eiweiße oder die DNA, die unsere Erbinformation enthält? Diesen Fragen sind auch die Chemiker der Friedrich-Schiller-Universität in Jena auf der Spur.
Sie haben laut einer Aussendung der Universität Jena das Geheimnis gelüftet, wie das Ammoniak in die Ursuppe kam. Das stechend riechende Gas mit der Formel NH3 gilt als Stickstofflieferant. Stickstoff (N) ist ein wichtiges Bau-"Element" der Aminosäuren. Diese wiederum dienen als Grundbausteine für Eiweiße und Enzyme.
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Bislang nur vage Theorien |
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"Über die Entstehung des prähistorischen Ammoniaks existierten bisher nur vage Theorien, die Vulkanausbrüche oder die Bildung im interstellaren Raum voraussetzten", erklärte Wolfgang Weigand in der Aussendung.
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Beispiel Knöllchenbakterien: Stellen Ammoniak her |
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Der Professor für Anorganische Chemie an der Universität Jena propagiert nun ein weniger spektakuläres Szenario: Die so genannten Knöllchenbakterien liefern den Ansatzpunkt. Sie stellen mit Hilfe von Enzymen, Nitrogenasen genannt, aus Luftstickstoff das Ammoniak her.
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These: Parallele Reaktion |
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"Der genaue Reaktionsablauf in den Nitrogenasen ist bis heute unbekannt", sagt Weigand, "aber in den Reaktionszentren der Enzyme befindet sich Eisensulfid, und das gab und gibt es seit Urzeiten auf der Erde."
Weigand stellte daher die These auf, dass der Luftstickstoff in einer parallelen Reaktion mit Eisensulfid und Schwefelwasserstoff in der wässrigen Ursuppenlösung zu dem begehrten Ammoniak reagiert haben könnte.
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Neues Gerät für den Nachweis notwendig
Um das zu beweisen, benötigten die Chemiker eine Apparatur, mit der die Ursuppenbedingungen nachgestellt werden konnten. Die entwickelte ein Jenaer Kollege - Günter Kreisel, der am Institut für Technische Chemie und Umweltchemie arbeitet. "Das Experiment stellte hohe Reinheitsanforderungen an die Gase und Komponenten. Ihre Zufuhr musste zudem elektronisch gesteuert werden, um die Reproduktivität des Experiments zu gewährleisten", verdeutlicht Kreisel die Problematik. |
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Nachweis von Ammoniak gelungen |
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Das Ergebnis des Experiments: Bei einer Reaktionstemperatur von 80 Grad Celsius und unter normalen Druckverhältnissen im wässrigen Milieu wiesen die Jenaer Chemiker Spuren vom Ammoniak nach. "Diese geringen Ausbeuten reichen jedoch als erste Bausteine des Lebens völlig aus", sagt Weigand.
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Unsicherheitsfaktor: Woraus entstand Ammoniak wirklich? |
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Trotzdem bargen die geringen Ausbeuten ein Unsicherheitsmoment. Denn wer konnte beweisen, dass das Ammoniak auch tatsächlich aus dem Stickstoff entstanden war, der in die Apparatur eingespeist wurde.
Doch die Wissenschaftler kamen den Skeptikern zuvor - indem sie das, in der Natur selten vorkommende, schwerere Isotop des Stickstoffs (15N) einsetzten.
Mit Hilfe der Kollegen des Jenaer Max-Planck-Institutes für Biogeochemie und ihrer hochpräzisen Massenspektrometer gelang es zu beweisen, dass die Ammoniakspuren tatsächlich aus dem zugeführten Stickstoff entstanden waren.
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Mehr zur Entstehung des Lebens in science.ORF.at:
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01.01.2010 |
