NASA-undersøgelse gengiver livets oprindelse på havbunden

Forskere har i laboratoriet gengivet, hvordan ingredienserne til liv kunne være dannet dybt i havet for 4 milliarder år siden. Resultaterne af den nye undersøgelse giver fingerpeg om, hvordan livet startede på Jorden, og hvor ellers i kosmos vi kan finde det.

Astrobiolog Laurie Barge og hendes team på NASA's Jet Propulsion Laboratory i Pasadena, Californien, arbejder på at genkende liv på andre planeter ved at studere livets oprindelse her på Jorden. Deres forskning fokuserer på, hvordan livets byggesten dannes i hydrotermiske åbninger på havbunden.

For at genskabe hydrotermiske ventilationsåbninger i laboratoriet, holdet lavede deres egne miniature havbunde ved at fylde bægre med blandinger, der efterligner Jordens urhav. Disse laboratoriebaserede oceaner fungerer som planteskoler for aminosyrer, organiske forbindelser, der er essentielle for livet, som vi kender det. Ligesom legoklodser, aminosyrer bygger på hinanden for at danne proteiner, som udgør alt levende.

"At forstå, hvor langt du kan gå med kun organiske stoffer og mineraler, før du har en egentlig celle, er virkelig vigtigt for at forstå, hvilke typer miljøer livet kan opstå fra, sagde pram, den ledende efterforsker og den første forfatter på den nye undersøgelse, offentliggjort i tidsskriftet Proceedings of the National Academy of Sciences . "Også, at undersøge, hvordan tingene kan lide atmosfæren, havet og mineralerne i åbningerne påvirker alle, dette kan hjælpe dig med at forstå, hvor sandsynligt det er, at det er sket på en anden planet."

Fundet omkring revner i havbunden, hydrotermiske ventilationsåbninger er steder, hvor der dannes naturlige skorstene, frigiver væske opvarmet under jordskorpen. Når disse skorstene interagerer med havvandet omkring dem, de skaber et miljø, der er i konstant forandring, som er nødvendigt for at livet kan udvikle sig og ændre sig. Dette mørke, varme omgivelser fodret af kemisk energi fra Jorden kan være nøglen til, hvordan liv kunne dannes på verdener længere ude i vores solsystem, langt fra solens varme.

"Hvis vi har disse hydrotermiske åbninger her på Jorden, muligvis lignende reaktioner kan forekomme på andre planeter, " sagde JPL's Erika Flores, medforfatter til det nye studie.

Barge og Flores brugte ingredienser, der almindeligvis fandtes i det tidlige jordhav i deres eksperimenter. De kombinerede vand, mineraler og "precursor"-molekylerne pyruvat og ammoniak, som er nødvendige for at starte dannelsen af ​​aminosyrer. De testede deres hypotese ved at opvarme opløsningen til 158 grader Fahrenheit (70 grader Celsius) - den samme temperatur fundet nær en hydrotermisk udluftning - og justere pH for at efterligne det alkaliske miljø. De fjernede også ilten fra blandingen, fordi i modsætning til i dag, Jorden havde tidligt meget lidt ilt i sit hav. Holdet brugte desuden mineralet jernhydroxid, eller "grøn rust, " som var rigeligt på den tidlige Jord.

Den grønne rust reagerede med små mængder ilt, som holdet sprøjtede ind i opløsningen, producerer aminosyren alanin og alfa-hydroxysyren laktat. Alfa-hydroxysyrer er biprodukter af aminosyrereaktioner, men nogle videnskabsmænd har en teori om, at de også kan kombineres for at danne mere komplekse organiske molekyler, der kan føre til liv.

"Vi har vist, at under geologiske forhold, der ligner den tidlige Jord, og måske til andre planeter, vi kan danne aminosyrer og alfa-hydroxysyrer ud fra en simpel reaktion under milde forhold, som ville have eksisteret på havbunden, sagde Pram.

Barges skabelse af aminosyrer og alfa-hydroxysyrer i laboratoriet er kulminationen på ni års forskning i livets oprindelse. Tidligere undersøgelser har set på, om de rigtige ingredienser til livet findes i hydrotermiske ventilationskanaler, og hvor meget energi disse ventilationskanaler kan generere (nok til at drive en pære). Men denne nye undersøgelse er første gang, hendes team har set et miljø, der ligner en hydrotermisk udluftning, drive en organisk reaktion. Barge og hendes team vil fortsætte med at studere disse reaktioner i forventning om at finde flere ingredienser til livet og skabe mere komplekse molekyler. Trin for trin, hun bevæger sig langsomt op ad livets kæde.

Denne forskningslinje er vigtig, da videnskabsmænd studerer verdener i vores solsystem og videre, som kan være vært for beboelige miljøer. Jupiters måne Europa og Saturns måne Enceladus, for eksempel, kunne have hydrotermiske udluftninger i havene under deres iskolde skorper. At forstå, hvordan livet kunne starte i et hav uden sollys, ville hjælpe videnskabsmænd med at designe fremtidige udforskningsmissioner, samt eksperimenter, der kunne grave under isen for at søge efter beviser for aminosyrer eller andre biologiske molekyler.

Fremtidige Mars-missioner kan returnere prøver fra den røde planets rustne overflade, som kan afsløre tegn på aminosyrer dannet af jernmineraler og gammelt vand. Exoplaneter - verdener uden for vores rækkevidde, men stadig inden for vores teleskopers område - kan have signaturer af liv i deres atmosfærer, som kan blive afsløret i fremtiden.

"Vi har ikke konkrete beviser på liv andre steder endnu, " sagde Barge. "Men at forstå de betingelser, der kræves for livets oprindelse, kan hjælpe med at indsnævre de steder, vi tror, ​​livet kunne eksistere."

Denne forskning blev støttet af NASA Astrobiology Institute, JPL Icy Worlds hold.