Livets byggesten kan være dannet i interstellare skyer

Et eksperiment viser, at en af ​​livets grundlæggende enheder - nukleobaser - kunne være opstået i gigantiske gasskyer spredt mellem stjernerne.

Væsentlige byggesten af ​​DNA, forbindelser kaldet nukleobaser, er blevet opdaget for første gang i et simuleret miljø, der efterligner gasformige skyer, der findes spredt mellem stjerner. Fundet, offentliggjort i tidsskriftet Naturkommunikation , bringer os tættere på at forstå livets oprindelse på Jorden.

"Dette resultat kan være nøglen til at afklare grundlæggende spørgsmål for menneskeheden, såsom hvilke organiske forbindelser der eksisterede under dannelsen af ​​solsystemet, og hvordan de bidrog til fødslen af ​​liv på Jorden, " siger Yasuhiro Oba fra Hokkaido University's Institute of Low Temperature Science.

Forskere har allerede opdaget nogle af de grundlæggende organiske molekyler, der er nødvendige for livets begyndelse i kometer, asteroider, og i interstellare molekylære skyer - gigantiske gasformige skyer spredt mellem stjerner. Det menes, at disse molekyler kunne have nået Jorden gennem meteoritnedslag for omkring 4 milliarder år siden, leverer nøgleingredienser til den kemiske cocktail, der gav anledning til liv. At lære, hvordan disse molekyler dannes, er afgørende for at forstå livets oprindelse.

Den grundlæggende strukturelle enhed af DNA og RNA kaldes et nukleotid, og er sammensat af en nukleobase, et sukker, og en fosfatgruppe. Tidligere undersøgelser, der efterligner de forventede forhold i interstellare molekylære skyer, har påvist tilstedeværelsen af ​​sukker og fosfat, men ikke af nukleobaser.

Nu, Yasuhiro Oba og kolleger ved Hokkaido Universitet, Kyushu Universitet, og Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology (JAMSTEC) har brugt avancerede analytiske metoder til at detektere de fundamentale nukleobaser i et simuleret interstellart skymiljø.

Holdet udførte deres eksperimenter i et reaktionskammer med ultrahøjt vakuum. En gasformig blanding af vand, carbonmonoxid, ammoniak, og methanol blev kontinuerligt tilført til en kosmisk støvanalog ved en temperatur på -263 grader Celsius. To deuteriumudladningslamper fastgjort til kammeret leverede vakuum ultraviolet lys for at fremkalde kemiske reaktioner. Processen førte til dannelsen af ​​en iskold film på støvanalogen inde i kammeret.

Holdet brugte et højopløseligt massespektrometer og en højtydende væskekromatograf til at analysere det produkt, der blev dannet på substratet efter opvarmning til stuetemperatur. Nylige fremskridt inden for disse teknologiske værktøjer gjorde det muligt for dem at detektere tilstedeværelsen af ​​nukleobaserne cytosin, uracil, thymin, adenin, xanthin, og hypoxanthin. De opdagede også aminosyrer, som er byggestenene i proteiner, og flere slags dipeptider, eller en dimer af aminosyre, i samme produkt.

Holdet har mistanke om, at tidligere eksperimenter, der simulerer interstellare molekylære skymiljøer, ville have produceret nukleobaser, men at de anvendte analytiske værktøjer ikke var følsomme nok til at detektere dem i komplekse blandinger.

"Vores resultater tyder på, at de processer, vi reproducerede, kunne føre til dannelsen af ​​livets molekylære forløbere, " siger Yasuhiro Oba. "Resultaterne kan forbedre vores forståelse af de tidlige stadier af kemisk evolution i rummet."