Bausteine komplexer Biomoleküle könnten in Venus-Wolken stabil bleiben
Cambridge (USA) – Die Suche nach möglichem Leben außerhalb der Erde konzentriert sich bislang vor allem auf Himmelskörper mit flüssigem Wasser an oder nahe der Oberfläche. Eine neue Studie stellt nun jedoch eine ungewöhnliche Möglichkeit in den Mittelpunkt: Die extrem sauren Wolken der Venus könnten zumindest bestimmte biologische Moleküle nicht nur erhalten, sondern diesen auch die Ausbildung komplexer Strukturen ermöglichen.
Copyright/Quelle: Jose-Luis Olivares, MIT, Mei, Seager et al. 2026
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Die Oberfläche der Venus gilt wegen ihrer enormen Temperaturen eigentlich als lebensfeindlich. Anders sieht es jedoch in einer Höhe von etwa 48 bis 64 Kilometern aus. Dort herrschen deutlich gemäßigtere, nahezu erdähnliche Temperaturen. Die Wolken bestehen allerdings zu rund 98 Prozent aus Schwefelsäure – Bedingungen, unter denen die meisten biologischen Moleküle der Erde zerstört würden.
Wie das Forschungsteam um die MIT-Chemikerin Mei Hong und die Planetenforscherin Sara Seager in der kommenden Ausgabe des Fachjournals „Proceedings of the National Academy of Sciences“ berichten, untersuchten sie deshalb, ob sogenannte Peptide diese extrem saure Umgebung überstehen können. Peptide sind kurze Ketten aus Aminosäuren und gelten als grundlegende Bausteine komplexerer biologischer Moleküle.
Die Ergebnisse dieser Untersuchungen fielen überraschend aus: Die untersuchten Peptide blieben über viele Wochen hinweg stabil. Und noch erstaunlicher: Entscheidend könnte dabei ausgerechnet der Mangel an Wasser sein.
Schwefelsäure als ungewöhnliches Lösungsmittel
In einer nahezu reinen Schwefelsäurelösung stehen nur sehr wenige Wassermoleküle zur Verfügung. Dadurch kann eine chemische Reaktion, die sogenannte Hydrolyse, nur schwer stattfinden. Bei dieser Reaktion werden unter anderem Peptidbindungen durch Wasser aufgespalten.
„Ohne Wasser ist eine Säure, die man eigentlich als aggressives Lösungsmittel betrachten würde, plötzlich weniger bedrohlich als man denken könnte“, erklärt Mei Hong. Damit zeigt die Studie nach Ansicht der Forschenden, dass extreme Säure allein nicht zwangsläufig bedeutet, dass komplexere organische Moleküle sofort zerstört werden.
Doch die Stabilität der Peptide war nicht die einzige Überraschung.
Peptide bilden dreidimensionale Strukturen
Die Forscherinnen und Forscher untersuchten unter anderem das synthetische Peptid HHQ, das aus sieben Aminosäuren besteht. In Wasser bildet dieses Molekül flache Strukturen, die sich schließlich zu längeren Fibrillen verbinden können.
In konzentrierter Schwefelsäure nahm HHQ dagegen eine völlig andere Form an: Es bildete eine Schleifenstruktur, die an den griechischen Buchstaben Omega erinnert. Solche sogenannten Omega-Schleifen (s. Titelabb.) kommen auch in einigen natürlichen Proteinen vor und können dort verschiedene Bereiche einer Proteinstruktur miteinander verbinden.
Auch ein längeres Molekül namens HHQ13 sowie das strukturell anders aufgebaute sieben Aminosäuren umfassende Peptid K7 bildeten in der Schwefelsäure entsprechende Omega-Schleifen.
Nach Ansicht der Forschenden könnten Schwefelsäuremoleküle dabei als eine Art molekulares Gerüst wirken. Offenbar lagern sie sich im Inneren der Schleifen an und stabilisieren so deren dreidimensionale Struktur.
Neue Perspektiven für die Suche nach Leben
Dass Peptide unter solchen Bedingungen nicht nur stabil bleiben, sondern auch definierte dreidimensionale Strukturen ausbilden können, könnte für die Suche nach außerirdischem Leben von großer Bedeutung sein. Proteine benötigen ihre spezifische räumliche Struktur, um biologische Funktionen ausüben und beispielsweise gezielt an andere Moleküle binden zu können.
Ob die in Schwefelsäure beobachteten Omega-Schleifen tatsächlich biologische Funktionen erfüllen könnten, ist allerdings noch unklar. Die Studie zeigt zunächst lediglich, dass eine wesentliche Voraussetzung dafür – die Ausbildung stabiler räumlicher Strukturen – unter den extremen Bedingungen möglich sein könnte.
„Wir wissen wirklich nicht, welche Bandbreite planetarer Typen existiert“, erklärt Sara Seager. Die Suche nach erdähnlichen Planeten könne daher möglicherweise zu kurz greifen.
Die Forschenden wollen ihre Untersuchungen deshalb ausweiten. Geplant sind unter anderem Experimente mit längeren Peptiden sowie Untersuchungen der sogenannten Peptid-Nukleinsäure (PNA). Dieses künstlich hergestellte, DNA-ähnliche Molekül besitzt ein Peptid-Rückgrat und könnte unter sauren Bedingungen eine alternative Grundlage für Informationsspeicherung darstellen.
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Der Studie vorangegangen war die erstmalige Detektion von Phosphin als möglicher biologischer Signatur in den gemäßigten Venus-Wolken im September 2020. Seither streiten sich Wissenschaftler um diesen Nachweis als Beleg für biologische Aktivität auf der Venus (siehe folgendes GreWi-Dossier).
Die neuen Ergebnisse liefern damit zwar noch keinen Nachweis für Leben auf der Venus. Sie erweitern jedoch die chemischen Bedingungen, unter denen Wissenschaftlerinnen und Wissenschaftler künftig nach möglichen Voraussetzungen für Leben suchen könnten.
AnzeigeGreWi-Dossier: Biomarker Phosphin in der Venusatmosphäre?
…die bisherigen GreWi-Meldungen dazu in chronologischer Reihenfolge beginnend bei der Erstmeldung
Vorab geleaked: Astronomen finden starke Hinweise für mikrobisches Leben auf der Venus 14. September 2020
Breakthrough Initiative fördert Suche nach primitivem Leben in den Wolken der Venus 16. September 2020
Leben auf der Venus? Forscher hoffen schon in wenigen Wochen auf weitere Daten 21. September 2020
Private Mission zur Suche nach Leben auf der Venus könnte schon 2023 starten 24. September 2020
Zweifel an Nachweis des Biomarkers Phosphin in der Venus-Atmosphäre 21. Oktober 2020
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Möglicher Biomarker auf der Venus: Astronomen stufen Aussagen herab 18. November 2020
Studie: Biomarker in der Venusatmosphäre vermutlich nur gewöhnliches Schwefeldioxid 28. Januar 2021
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Phosphin: Neue unabhängige Messungen bestätigen erneut möglichen Biomarker in der Venusatmosphäre 17. August 2022
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Studie zeigt: Organische Moleküle können auch auf der Venus überraschend stabil sein 8. April 2026
Recherchequelle: MIT
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