Een onderzoeker van de Leidse Sterrewacht is er in geslaagd aan te tonen dat het organische materiaal dat ontstaat bij nabootsing van de omstandigheden in de ruimte tussen de sterren aminozuren bevat. Aminozuren zijn de basisonderdelen waaruit eiwitten zijn opgebouwd. De ontdekking is gepubliceerd in het nummer van 28 maart 2002 van het gezaghebbende wetenschappelijke tijdschrift Nature.
De ontdekking werd gedaan door Guillermo Munoz Caro van het Sackler Laboratorium voor Astrofysica van de Leidse Sterrewacht, in samenwerking met Uwe Meierhenrich van het Centre de Biophysique Moleculaire in Orleans (Frankrijk). In het kader van zijn promotie-onderzoek bootste hij in het laboratorium het bijna perfecte vacuum na dat de ruimte tussen de sterren kenmerkt.
In zijn experimenten bestraalt hij een ijsmengsel van de daar het meest voorkomende moleculen, zoals waterdamp, koolmonoxide, ammonia,methanol en koolzuur met 'hard' ultraviolet licht. Zo'n ijsmengsel vormt zich in de ruimte tussen de sterren ook in koude wolken door condensatie van heel ijl gas op stofdeeltjes. Voor de bestraling werd het ijsmengsel gekoeld tot slechts tien graden boven het absolute nulpunt (10 K), overeenkomstig de temperatuur van stofdeeltjes in de ruimte. Hard ultraviolet licht komt ook in de ruimte voor en is afkomstig van de meest massieve en hete sterren in onze Melkweg.
Door blootstelling aan die harde ultraviolette straling vinden in het ijsmengsel allerlei chemische veranderingen plaats, die leiden tot de vorming van meer complexe moleculen. Welke dat zijn, wordt onderzocht door na een tijdje het mengsel weer op te warmen en te bestuderen. De oorspronkelijke lichte moleculen gaan weer in damp over, maar de nieuw-gevormde complexe moleculen blijven als stroperige gele druppeltjes achter. Dat achtergebleven materiaal werd door Munoz Caro en Meierhenrich chemisch geanalyseerd met een combinatie van geavanceerde technieken, waaronder uiterst gevoelige massaspectrometrie. Hierbij toonden zij de aanwezigheid van 16 verschillende soorten aminozuren aan.
Zes van deze aminozuren worden ook aangetroffen in eiwitten, de voornaamste bouwstenen van biologische weefsels. Zo vormen zij het belangrijkste bestanddeel van spieren en de verschillende organen. Ook de enzymen die het verlopen van allerlei voor het leven essentiele chemische processen mogelijk maken zijn eiwitten, evenals de antistoffen die ons tegen ziekte beschermen.
Het is niet uitgesloten dat er een verband bestaat tussen de processen die zich in de ruimte tussen de sterren afspelen, en het leven op Aarde. De stoffen die op stofdeeltjes in de ruimte gevormd waren, werden vierenhalf miljard jaar geleden tijdens het ontstaan van het zonnestelsel opgenomen in kometen en planetoiden; door komeetstof en meteorieten is een deel ervan op de Aarde terecht gekomen. Vooral in de periode onmiddellijk na haar ontstaan is de Aarde blootgesteld aan een zwaar bombardement van zulk materiaal. De zojuist gedane ontdekking laat zien dat zo een grote hoeveelheid pre-biologische moleculen op de jonge Aarde terecht kan zijn gekomen. Mogelijk heeft dit een wezenlijke rol gespeeld bij het ontstaan van de eerste primitieve levensvormen.
Dit onderzoek is opgedragen aan de nagedachtenis van Prof. J. M. Greenberg, grondlegger van het Laboratorium en overleden op 29 november 2001.
Nadere informatie:
Drs. G.M. Munoz Caro
Sterrewacht Leiden
munoz@strw.leidenuniv.nl
Dr. Willem Schutte
Sterrewacht Leiden
schutte@strw.leidenuniv.nl
Raymond & Beverly Sackler Laboratory for Astrophysics
http://www.strw.LeidenUniv.nl/~lab/