In Proben des Asteroiden Bennu haben Forscher zwei für das Leben wichtige Zucker nachgewiesen: Ribose und Glukose. Ribose bildet das Zuckergerüst der RNA, während Glukose vielen irdischen Organismen als Energiequelle dient. Zusammen mit zuvor gefundenen Nukleobasen, Phosphaten und Aminosäuren vervollständigen die Zucker die bekannte chemische Ausstattung für den Aufbau von RNA. Ein Beweis für außerirdisches Leben ist der Fund nicht, er stärkt aber die Annahme, dass Asteroiden frühe Bausteine des Lebens zur Erde transportiert haben.
Die untersuchten Körnchen stammen von Bennu, einem kohlenstoffreichen Asteroiden mit einem Durchmesser von etwa 500 Metern. Die NASA-Sonde OSIRIS-REx sammelte das Material im Oktober 2020 und brachte die Proben am 24. September 2023 zur Erde zurück. Damit stand den Forschern erstmals eine größere Menge weitgehend unveränderten Materials dieses Himmelskörpers für detaillierte Laboranalysen zur Verfügung.
Ein japanisch-amerikanisches Forschungsteam um Yoshihiro Furukawa von der Tohoku-Universität untersuchte einen kleinen Teil dieses Materials gezielt auf Zucker. Die Ergebnisse erschienen am 2. Dezember 2025 in Nature Geoscience. Beteiligt waren neben japanischen Universitäten auch Wissenschaftler der NASA und der University of Arizona. Die NASA-Mitteilung zu den Zuckerfunden in Bennu-Proben ordnet die Entdeckung in eine Reihe weiterer Ergebnisse aus dem zurückgebrachten Material ein.
Ribose ist ein Zucker mit fünf Kohlenstoffatomen. In der RNA bildet sie zusammen mit Phosphatgruppen das Rückgrat des Moleküls. An diesem Gerüst sitzen die Nukleobasen, deren Reihenfolge genetische Information speichern kann. RNA übernimmt in heutigen Zellen mehrere Aufgaben: Sie überträgt Informationen aus der DNA, hilft bei der Herstellung von Proteinen und kann bestimmte chemische Reaktionen selbst katalysieren. Für frühe Lebensformen könnte sie deshalb eine besonders wichtige Rolle gespielt haben.
Die neue Analyse ergänzt frühere Untersuchungen der Bennu-Proben. In ihnen waren bereits alle fünf Nukleobasen nachgewiesen worden, die in DNA und RNA vorkommen: Adenin, Guanin, Cytosin, Thymin und Uracil. Auch Phosphate sowie Aminosäuren waren bekannt. Aminosäuren sind die Grundbausteine von Proteinen, während Nukleobasen und Phosphate zu den Bestandteilen der Nukleinsäuren gehören. Mit der Ribose liegt nun auch der Zucker vor, der für das Rückgrat der RNA benötigt wird.
Yoshihiro Furukawa fasste die Bedeutung gegenüber der NASA so zusammen, dass damit alle Komponenten für die Bildung eines RNA-Moleküls in Bennu vorhanden seien. Diese Aussage bezieht sich auf die chemischen Zutaten, nicht auf ein vollständiges RNA-Molekül. Die Forscher haben weder eine zusammengefügte RNA-Kette noch eine sich selbst vervielfältigende Struktur im Asteroidenmaterial gefunden. Die einzelnen Bausteine können unter passenden Bedingungen miteinander reagieren, doch dafür müssen sie zunächst in geeigneter Weise zusammenkommen.
Auch Glukose gehört zu den nachgewiesenen Stoffen. Der Zucker mit sechs Kohlenstoffatomen ist für viele Organismen eine zentrale Energiequelle. Zellen gewinnen aus ihm Energie, indem sie ihn in mehreren Reaktionsschritten abbauen. Die Entdeckung ist deshalb für die präbiotische Chemie interessant: Sie zeigt, dass im frühen Sonnensystem nicht nur Bestandteile genetischer Moleküle vorkamen, sondern auch ein Zucker, der in heutigen Stoffwechselwegen eine wichtige Funktion erfüllt.
Für die Untersuchung verwendete das Team eine Teilprobe von 603,4 Milligramm. Sie stammte aus homogenisiertem Pulver eines Bennu-Aggregats. Die Wissenschaftler extrahierten die löslichen Stoffe mit Wasser und Säure. Ein saures Milieu sollte verhindern, dass Zucker während der Aufarbeitung neu entstehen oder zerfallen. Anschließend analysierten sie den Extrakt mit Gaschromatografie und Massenspektrometrie, darunter auch einer Tandem-Massenspektrometrie.
Bei der Gaschromatografie werden die Bestandteile eines Gemischs zunächst getrennt. Die Massenspektrometrie untersucht anschließend, welche Masse die Teilchen besitzen und wie sie bei der Fragmentierung zerfallen. Für die Identifizierung verglichen die Forscher charakteristische Signale mit Referenzstandards. Zusätzlich bestätigten sie die Zuordnung mit einem zweiten Massenspektrometriesystem und einer anderen Trennsäule. Verfahrensblindproben enthielten keine entsprechenden Zucker, was gegen eine Verunreinigung während der Laboranalyse spricht.
Nachgewiesen wurden sechs Zucker: die fünf Kohlenstoffatome enthaltenden Zucker Ribose, Lyxose, Xylose und Arabinose sowie die sechs Kohlenstoffatome enthaltenden Zucker Glukose und Galaktose. Glukose war mit 0,35 Nanomol pro Gramm die am stärksten vertretene der gemessenen Zuckerarten. Für Ribose ermittelten die Forscher 0,097 Nanomol pro Gramm. Die angegebenen Unsicherheiten betragen bei Glukose 0,05 und bei Ribose 0,014 Nanomol pro Gramm.
Die weiteren Messwerte lagen niedriger: Arabinose erreichte 0,11 Nanomol pro Gramm, Xylose 0,079 und Lyxose 0,018 Nanomol pro Gramm. Für Galaktose ergaben sich 0,014 Nanomol pro Gramm. Die Werte sind Mittelwerte aus dreifachen Messungen mit den jeweils in der Studie angegebenen Standardabweichungen. Sie beschreiben die Konzentrationen im untersuchten Probenmaterial und nicht den gesamten Zuckervorrat des Asteroiden.
Die Forscher fanden außerdem geringe Mengen der Zuckeralkohole Xylitol und Arabitol. Bei Mannose und Altrose reichten die Signale dagegen nicht für einen sicheren Nachweis. Das Team gibt deshalb lediglich obere Nachweisgrenzen an und zählt diese beiden Stoffe nicht zu den bestätigten Funden. Diese Unterscheidung ist wichtig, weil ähnliche Massensignale allein nicht ausreichen, um eine Substanz eindeutig zu identifizieren.
Neben Ribose suchten die Wissenschaftler ausdrücklich nach Desoxyribose. Dieser Zucker ist Bestandteil der DNA und unterscheidet sich von Ribose durch ein Sauerstoffatom weniger. In der Bennu-Probe lag die Desoxyribose unterhalb der analytischen Nachweisgrenze. Auch mehrere weitere untersuchte Zucker, darunter Threose, Erythrose und verschiedene Ketopentosen, konnten nicht sicher nachgewiesen werden.
Das unterschiedliche Ergebnis für Ribose und Desoxyribose passt zu einer Hypothese über die früheste Entwicklung des Lebens: der RNA-Welt. Nach diesem Modell könnten frühe Lebensformen zunächst RNA oder RNA-ähnliche Moleküle zur Speicherung von Information und für chemische Reaktionen genutzt haben. DNA und Proteine hätten später zusätzliche Aufgaben übernommen. RNA ist für dieses Szenario interessant, weil sie sowohl Information tragen als auch Reaktionen beschleunigen kann.
Die Kombination aus vorhandener Ribose und nicht nachgewiesener Desoxyribose ist mit dieser Vorstellung vereinbar. Sie beweist allerdings nicht, dass das Leben tatsächlich in einer RNA-Welt begann. Ein fehlender Nachweis kann auch bedeuten, dass eine Substanz in der untersuchten Probe zu selten war oder während der langen Geschichte des Materials abgebaut wurde. Die Autoren werten die Verteilung deshalb als Unterstützung für die Hypothese, nicht als abschließende Entscheidung zwischen verschiedenen Entstehungsmodellen.
Die Verteilung der gefundenen Zucker gibt Hinweise auf ihre mögliche Entstehung. Bennu enthält Formaldehyd, eine einfache organische Verbindung, aus der unter geeigneten Bedingungen größere Zuckermoleküle entstehen können. Im Labor sind solche Reaktionen als Formose-Reaktionen bekannt. Dabei verbinden sich kleine Moleküle schrittweise zu größeren Zuckerarten. Die Forscher vergleichen die gemessene Zusammensetzung mit Produkten solcher Reaktionen und finden Übereinstimmungen.
Nach dem vorgeschlagenen Szenario könnten die Zucker im Mutterkörper von Bennu entstanden sein. Dieser größere Asteroid enthielt einst wasserreiche Bereiche, in denen Flüssigkeiten durch das Gestein zirkulierten. Formaldehyd und andere einfache Verbindungen könnten sich darin gelöst und miteinander reagiert haben. Die heutige Probe bewahrt damit möglicherweise Spuren einer chemischen Entwicklung, die lange vor der Entstehung der Erde oder zumindest sehr früh in der Geschichte des Sonnensystems stattfand.
Die gemessene Menge bleibt gering. Zusammengenommen erreichten die nachgewiesenen Zucker 0,668 Nanomol pro Gramm. Das entspricht ungefähr einem Prozent der zuvor gemessenen Gesamtmenge an Aminosäuren in Bennu-Proben. Für weitergehende Untersuchungen fehlte den Forschern deshalb Material: Eine zuverlässige Messung der stabilen Isotopenzusammensetzung und der spiegelbildlichen Molekülformen war bei den geringen Zuckermengen nicht möglich.
Gerade solche Zusatzmessungen könnten helfen, die Herkunft der Moleküle noch genauer einzugrenzen. Isotope eines Elements unterscheiden sich in der Zahl ihrer Neutronen. Ihr Verhältnis kann Hinweise darauf geben, unter welchen Bedingungen eine Verbindung entstanden ist. Auch die Verteilung spiegelbildlicher Molekülformen ist relevant, weil biologische Prozesse auf der Erde häufig eine Form bevorzugen, während unbelebte chemische Reaktionen oft Mischungen hervorbringen. Für die Bennu-Zucker ließ sich diese Prüfung wegen der geringen Konzentrationen nicht durchführen.
Die Untersuchung stärkt eine Vorstellung, die schon durch Meteoritenfunde und frühere Raumsondenmissionen gestützt wird: Asteroiden können organische Moleküle enthalten und solche Stoffe auf junge Planeten bringen. Einschläge waren in der Frühzeit des Sonnensystems wesentlich häufiger als heute. Dabei gelangten Gesteinsmaterial und darin eingeschlossene chemische Verbindungen auf die Oberflächen der inneren Planeten. Ein Teil dieser Moleküle könnte Einschläge und die anschließenden Umweltbedingungen überstanden haben.
Die Bennu-Proben sind für diese Frage besonders wertvoll, weil die Raumsonde das Material direkt im Weltraum sammelte und in einer versiegelten Kapsel zur Erde brachte. Anders als bei einem Meteoriten, der nach dem Fall durch Atmosphäre, Wetter und irdische Mikroorganismen verändert werden kann, ließ sich die Probe unter kontrollierten Bedingungen aufbewahren. Dadurch können Forscher besser unterscheiden, welche organischen Stoffe tatsächlich aus dem Asteroiden stammen und welche möglicherweise erst auf der Erde hinzugekommen wären.
Andere Rückführmissionen liefern ergänzende Vergleichsmöglichkeiten. Die japanische Sonde Hayabusa2 brachte Material des Asteroiden Ryugu zur Erde. Auch darin fanden Forscher organische Verbindungen, darunter Nukleobasen und Aminosäuren. Wie sich solche Proben unterscheiden und welche chemischen Prozesse in ihren Mutterkörpern abliefen, ist eine wichtige Frage der Astrobiologie. Eine frühere Analyse von Bennus chemischer Herkunft zeigt zudem, dass sein Ausgangsmaterial aus unterschiedlichen Bereichen der frühen Sonnenscheibe stammen könnte.
Auch Meteoriten belegen, dass Zucker und andere organische Stoffe ohne Beteiligung von Leben entstehen können. In einigen kohlenstoffreichen Meteoriten wurden bereits Ribose und weitere Zucker gefunden. Solche Funde sind jedoch schwieriger einzuordnen, weil Meteoriten nach ihrer Landung mit der irdischen Umwelt in Kontakt kommen. Der Vergleich mit Bennu hilft deshalb, die außerirdische Entstehung solcher Moleküle besser abzusichern. Wie vielfältig die organische Chemie in solchen Gesteinen ist, zeigen auch Analysen eines Meteoriten, der auf ein Hausdach in den USA fiel.
Die NASA verwies am selben Tag auf zwei weitere Untersuchungen des Bennu-Materials. Eine davon beschreibt eine gummiartige, stickstoff- und sauerstoffreiche Substanz, die im frühen Sonnensystem entstanden sein könnte. Eine weitere Studie untersuchte Staubkörner, die bereits vor der Entstehung unseres Sonnensystems in anderen Sternen gebildet wurden. Zusammen zeigen die drei Arbeiten, wie unterschiedlich die Informationen sind, die sich aus derselben zurückgebrachten Asteroidenprobe gewinnen lassen.
Die Zuckerfunde beantworten nicht, wann und wo das Leben auf der Erde entstand. Sie machen jedoch plausibler, dass ein Teil der benötigten chemischen Ausgangsstoffe bereits im Weltraum vorhanden war und durch Asteroiden verteilt werden konnte. Ob solche Moleküle auf der jungen Erde in ausreichender Menge ankamen, lange genug erhalten blieben und sich zu komplexeren Systemen verbanden, bleibt eine eigene Forschungsfrage.
Yoshihiro Furukawa et al., Nature Geoscience, Bio-essential sugars in samples from asteroid Bennu; doi:10.1038/s41561-025-01838-6
NASA, Sugars, ‘Gum,’ Stardust Found in NASA’s Asteroid Bennu Samples
JAMSTEC, 小惑星べヌーの砂に生命を構成する「糖」が存在
Mit KI-Unterstützung erstellt
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