Chirality als Biosignatur

Chiralität bezeichnet die Eigenschaft von Molekülen, in zwei spiegelbildlichen Formen zu existieren, wie linke und rechte Hand. In der unbelebten Chemie entstehen beide Formen (Enantiomere) zu gleichen Teilen. Das Leben auf der Erde verwendet aber ausschließlich linkshändige (L-) Aminosäuren und rechtshändige (D-) Zucker. Diese Homochiralität ist eines der stärksten Kennzeichen biologischer Systeme.

Warum das so ist, gehört zu den offenen Fragen der Wissenschaft. Möglicherweise war es Zufall bei der Lebensentstehung, einmal etabliert, gab es keinen Weg zurück. Oder zirkular polarisiertes Licht von Neutronensternen hat in der interstellaren Wolke, aus der unser Sonnensystem entstand, einen leichten Überschuss linkshändiger Aminosäuren erzeugt, der sich dann biologisch verstärkte.

Für die Suche nach außerirdischem Leben ist Chiralität ein mächtiges Werkzeug: Wenn eine Bodenprobe vom Mars oder Europa einen deutlichen Überschuss einer Enantiomer-Form zeigt, wäre das ein starkes Indiz für biologischen Ursprung, unabhängig davon, ob die Biochemie links- oder rechtshändig ist.

Der Perseverance-Rover auf dem Mars trägt ein Instrument (SHERLOC), das Chiralität in Gesteinsproben messen kann.

Gerade als universelles Erkennungszeichen ist die Homochiralität so wertvoll, weil sie keine Annahmen über die konkrete Chemie des fremden Lebens erfordert. Ob eine Alien-Biologie Aminosäuren oder völlig andere Bausteine nutzt, spielt keine Rolle: Entscheidend ist allein das deutliche Ungleichgewicht zwischen den beiden Spiegelformen, das nur biologische Selektion über lange Zeit aufrechterhalten kann. Tote Chemie tendiert immer zurück ins Gleichgewicht, weil beide Enantiomere energetisch gleichwertig sind. Eine Probe mit starkem Überschuss einer Händigkeit wäre daher ein schwer zu fälschendes Lebenszeichen. Die Schwierigkeit liegt im Detail: Auch in Meteoriten wie Murchison wurden leichte chirale Überschüsse gefunden, die offenbar abiotisch durch kosmische Strahlung entstanden. Ein schwaches Ungleichgewicht allein genügt also nicht, erst ein deutlicher, biologisch verstärkter Überschuss überzeugt. Genau deshalb gilt die Chiralität als eine der robustesten Biosignaturen, die künftige Marsproben im Labor liefern könnten.