Vester-Ulbricht-Hypothese

Die Vester-Ulbricht-Hypothese (nach Frederic Vester und Tilo Ulbricht) ist ein Ansatz, um die Ausprägung der molekularen Chiralität in natürlichen Biomolekülen zu erklären. Sie basiert auf der Entdeckung, dass beim β-Zerfall unterschiedlich polarisierte Elektronen unterschiedlich wahrscheinlich erzeugt werden (Paritätsverletzung).

Die Hypothese besagt, dass die bekannte Ausprägung der Chiralität von Biomolekülen durch die Radiolyse von racemischen Stoffgemischen durch β-Strahlung erzeugt wurde.^[1] In den 1950er-Jahren wurde gezeigt, dass beim β-Zerfall von Radionukliden eine Paritätsverletzung auftritt, sodass bevorzugt "linkshändige" Elektronen freigesetzt werden. Die Vester-Ulbricht-Hypothese wurde kurz darauf formuliert und besagt darauf aufbauend, dass die linear polarisierten Elektronen oder die durch ihre Abbremsung freigesetzte zirkular polarisierte Bremsstrahlung Reaktionen an Molekülen induzieren könnte und dabei durch eine asymmetrische Induktion ein Enantiomerenüberschuss anfallen könnte.^[2] Die erzielbaren Unterschiede bei den Zersetzungraten unterschiedlicher Enantiomere werden jedoch als sehr gering eingeschätzt.^[1]

In einem Experiment zur Radiolyse verschiedener racemischer Aminosäuren mittels unterschiedlicher Quellen für β-Strahlung konnte keine asymmetrische Induktion festgestellt werden. Die Studienautoren untersuchten beispielsweise die Radiolyse von racemischem Leucin mit β-Strahlung aus dem Zerfall von ⁹⁰Sr zu ⁹⁰Y. Nach Einwirkungszeiten von etwa 124 Tagen, 1,34 Jahren und 10,9 Jahren wurden die Proben auf optische Aktivität untersucht, ohne dass eine solche festzustellen war. Sie untersuchten weiterhin lange gelagerte ¹⁴C-markierte Aminosäuren, die ebenfalls stark zersetzt waren, jedoch keine optische Aktivität zeigten. Zusätzlich wiederholten sie ein Experiment zur angeblichen Ausbildung eines Enantiomerenüberschusses bei der Radiolyse von racemischem Tryptophan durch mit gelöstes ³²P-Phosphat. Auch in diesem Fall konnte keine optische Aktivität detektiert werden. Die Autoren stellten fest, dass die Bestrahlung von enantiomerenreinen Aminosäuren zu einer deutlichen Racemisierung führt und kamen zu dem Schluss, dass eine mögliche asymmetrische Induktion im Sinne der Vester-Ulbricht-Hypothese durch diese Racemisierung wohl neutralisiert würde.^[2] Im Jahr 2014 wurden Ergebnisse zur Reaktion von 3-Bromcampher mit linear polarisierten Elektronen mittels Dissociative Electron Attachment publiziert. Dabei wurde je nach Paarung der Chiralität von Elektronen und Molekülen ein geringer Unterschied im Auslösen einer Reaktion festgestellt, wobei die Differenz in der Inzidenz erfolgreicher Reaktionen zwischen den Enantiomeren etwa 0,03 % betrug, was ein Indiz dafür ist, dass der Mechanismus der Vester-Ulbricht-Hypothese theoretisch plausibel ist.^[3]

1. ↑ ^{a b} R. A. Hegstrom, A. Rich, J. Van House: New estimates of asymmetric decomposition of racemic mixtures by natural β-radiation sources. In: Nature. Band 313, Nr. 6001, Januar 1985, ISSN 0028-0836, S. 391–392, doi:10.1038/313391a0 (nature.com [abgerufen am 1. Januar 2026]). 
2. ↑ ^{a b} William A. Bonner: Experimental evidence for ?-decay as a source of chirality by enantiomer analysis. In: Origins of Life. Band 14, Nr. 1-4, 1984, ISSN 0302-1688, S. 383–390, doi:10.1007/BF00933681 (springer.com [abgerufen am 1. Januar 2026]). 
3. ↑ J. M. Dreiling, T. J. Gay: Chirally Sensitive Electron-Induced Molecular Breakup and the Vester-Ulbricht Hypothesis. In: Physical Review Letters. Band 113, Nr. 11, 12. September 2014, ISSN 0031-9007, doi:10.1103/PhysRevLett.113.118103 (aps.org [abgerufen am 1. Januar 2026]).