16. März 2017, 19:53 Uhr

Bausteine des süßen Lebens

16. März 2017, 19:53 Uhr
Chemiker an der Justus-Liebig-Universität wollen Zucker aus den einfachsten, vorstellbaren Komponenten bilden. (Fotos: dpa/pm)

Was ist Leben? Diese Frage stellt sich die Menschheit seit Jahrhunderten. In jüngster Zeit haben sich besonders an der Grenze zwischen Natur- und Lebenswissenschaften Forschungsfelder entwickelt, die vollkommen neue Erkenntnisse zu dieser Frage beisteuern können. Auch der Gießener Wissenschaftler Prof. Peter Schreiner, Professor für Organische Chemie der Justus-Liebig-Universität Gießen, versucht, sich der Frage anzunähern. Umso größer die Freude, dass sein zukunftsweisendes Projekt »Süßes Leben – Zuckersynthese ohne Biosynthese« jetzt den Zuschlag erhalten hat und von der Volkswagen-Stiftung mit 731 000 Euro über fünf Jahre gefördert wird.

Wie laufen die Elementarschritte der stereoselektiven Synthese von einfachem Zucker als Schlüsselmoleküle des Lebens für die Energie- und Informationsspeicherung ab? Auf die Klärung dieser Frage zielt das geförderte Projekt ab. Im Gegensatz zu bestehenden Hypothesen liegt der Fokus dabei auf nichtwässrige Reaktionen, die im Idealfall direkt von der photochemischen Reaktion von CO und H2 zu Kohlenhydraten ausgehen.

Des Weiteren untersucht Schreiner mit seinem Team, ob unsymmetrische mineralische Oberflächen ihre Stereoinformation auf solch katalysierte Prozesse übertragen können. »Da Zucker Bausteine der Erbinformation – DNA und RNA – enthalten und diese ihrerseits biochemische Strukturen aufbauen, die die Synthese von Zuckern aus Kohlendioxid und Wasser erst ermöglichen, stehen wir hier vor dem Ei-Henne-Paradoxon: Was kam zuerst?«, verdeutlicht der Gießener Wissenschaftler die Problemstellung seiner Forschung.

Schreiners Arbeitshypothese ist die Bildung von Zuckern aus den einfachsten, vorstellbaren Komponenten, nämlich Formaldehyd-Isomeren, die selbst aus Kohlenmonoxid und Wasserstoff hervorgehen. Diese einfachen Bausteine sind neben einfachen Zuckern auf Meteroriten – zuletzt auf dem Kometen Churyumov–Gerasimenko im Rahmen der »Rosetta-Mission« – nachgewiesen worden.

Da die präbiotische Erde sehr wahrscheinlich zu bestimmten Zeitpunkten auch reich an diesen Bausteinen war, lassen sich, so lautet die These des Gießener Chemikers, durch einschlägige Experimente in den Laboren des Instituts für Organische Chemie der Justus-Liebig-Universität Versuche aufbauen, die diese frühen Bedingungen nachempfinden. Auf diese Weise lassen sich hoffentlich schon bald hilfreiche Aussagen über den Ursprung eines wichtigen Bausteins des Lebens treffen.

Ei-Henne-Paradoxon auf der Spur

Schreiner forscht im Bereich der metallfreien Katalyse, der Nanodiamanten und des quantenmechanischen Tunnelns zur Entwicklung und Verbesserung nachhaltiger chemischer Methoden. Er ist Mitglied der Leopoldina – Nationale Akademie der Wissenschaften, erhielt mehrere Wissenschaftspreise, darunter die Adolf-von-Baeyer-Denkmünze der Gesellschaft Deutscher Chemiker 2017 und die Dirac-Medaille im Jahr 2003. Der in Nürnberg geborene Wissenschaftler wurde nach dem Chemiestudium an der Universität Erlangen-Nürnberg und in den USA sowohl in organischer Chemie als auch in theoretischer Chemie promoviert.

Immer effizienter gelingt es Forschern, die Prozesse des Lebens in künstlichen Systemen besser zu verstehen, nachzuahmen und neuartige artifizielle Systeme gemäß den Grundprinzipien des Lebens zu entwickeln. Diesen Ansätzen ist gemeinsam, dass sie die fundamentalen Prinzipien des Lebens besser zu verstehen suchen und damit neue Perspektiven in Ergänzung zu philosophischen Aussagen über das Leben eröffnen.

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