Afgørende byggesten for liv på Jorden kan lettere dannes i det ydre rum, siger ny forskning

Livets oprindelse på Jorden er stadig gådefuld, men vi er langsomt ved at optrevle de involverede trin og de nødvendige ingredienser. Forskere mener, at liv opstod i en ursuppe af organiske kemikalier og biomolekyler på den tidlige Jord, hvilket til sidst førte til egentlige organismer.

Det har længe været mistanke om, at nogle af disse ingredienser kan være blevet leveret fra rummet. Nu en ny undersøgelse, offentliggjort i Science Advances , viser, at en særlig gruppe af molekyler, kendt som peptider, lettere kan dannes under forholdene i rummet end dem, der findes på Jorden. Det betyder, at de kunne være blevet leveret til den tidlige Jord af meteoritter eller kometer - og at liv muligvis også kan dannes andre steder.

Livets funktioner opretholdes i vores celler (og alle levende væseners) af store, komplekse kulstofbaserede (organiske) molekyler kaldet proteiner. Hvordan man laver det store udvalg af proteiner, vi har brug for for at holde os i live, er kodet i vores DNA, som i sig selv er et stort og komplekst organisk molekyle.

Disse komplekse molekyler er imidlertid samlet af en række små og simple molekyler såsom aminosyrer - de såkaldte byggesten i livet.

For at forklare livets oprindelse er vi nødt til at forstå, hvordan og hvor disse byggesten dannes, og under hvilke betingelser de spontant samler sig i mere komplekse strukturer. Endelig er vi nødt til at forstå det skridt, der gør dem i stand til at blive et begrænset, selvreplikerende system - en levende organisme.

Denne seneste undersøgelse kaster lys over, hvordan nogle af disse byggesten kan være dannet og samlet, og hvordan de endte på Jorden.

Trin til livet

DNA eller deoxyribonukleinsyre omfatter to lange strenge, der danner en dobbelt helixstruktur. Hver streng er sammensat af mindre molekyler kaldet nukleotider. Hvert nukleotid indeholder tre komponenter:et sukkermolekyle (deoxyribose i DNA), en fosfatgruppe og en nitrogenholdig base. Der er fire typer nitrogenholdige baser i DNA:adenin (A), thymin (T), cytosin (C) og guanin (G). Disse baser parrer specifikt (A med T, C med G) for at danne trinene på den dobbelte helixstige, hvor sukker- og fosfatgrupperne danner rygraden i DNA-molekylet.

Peptider er en samling af aminosyrer i en kort kæde-lignende struktur. Peptider kan bestå af så lidt som to aminosyrer, men kan også række til hundredvis af aminosyrer.

Samlingen af ​​aminosyrer til peptider er et vigtigt skridt, fordi peptider giver funktioner såsom "katalyserende" eller forstærkende reaktioner, der er vigtige for at opretholde liv. De er også kandidatmolekyler, der kunne være blevet yderligere samlet i tidlige versioner af membraner, hvilket begrænser funktionelle molekyler i cellelignende strukturer.

Men på trods af deres potentielt vigtige rolle i livets oprindelse, var det ikke så ligetil for peptider at danne spontant under miljøforholdene på den tidlige Jord. Faktisk havde forskerne bag den aktuelle undersøgelse tidligere vist, at de kolde forhold i rummet faktisk er mere gunstige for dannelsen af ​​peptider.

I den meget lave tæthed af skyer af molekyler og støvpartikler i en del af rummet kaldet det interstellare medium (se ovenfor), kan enkelte kulstofatomer klæbe til overfladen af ​​støvkorn sammen med kulilte- og ammoniakmolekyler. De reagerer derefter for at danne aminosyrelignende molekyler. Når sådan en sky bliver tættere, og støvpartikler også begynder at klæbe sammen, kan disse molekyler samles til peptider.

I deres nye undersøgelse ser forskerne på det tætte miljø af støvede skiver, hvorfra et nyt solsystem med en stjerne og planeter til sidst dukker op. Sådanne skiver dannes, når skyer pludselig kollapser under tyngdekraften. I dette miljø er vandmolekyler meget mere udbredt - danner is på overfladen af ​​ethvert voksende agglomerater af partikler, der kan hæmme de reaktioner, der danner peptider.

Ved at efterligne de reaktioner, der sandsynligvis vil forekomme i det interstellare medium i laboratoriet, viser undersøgelsen, at selvom dannelsen af ​​peptider er lidt formindsket, forhindres den ikke. I stedet, da sten og støv kombineres for at danne større kroppe såsom asteroider og kometer, varmes disse kroppe op og giver mulighed for at danne væsker. Dette øger peptiddannelsen i disse væsker, og der er et naturligt udvalg af yderligere reaktioner, der resulterer i endnu mere komplekse organiske molekyler. Disse processer ville have fundet sted under dannelsen af ​​vores eget solsystem.

Mange af livets byggesten såsom aminosyrer, lipider og sukkerarter kan dannes i rummiljøet. Mange er blevet opdaget i meteoritter.

Fordi peptiddannelse er mere effektiv i rummet end på Jorden, og fordi de kan akkumuleres i kometer, kan deres påvirkninger af den tidlige Jord have leveret belastninger, der boostede skridtene mod livets oprindelse på Jorden.

Så hvad betyder alt dette for vores chancer for at finde fremmede liv? Nå, byggestenene til livet er tilgængelige i hele universet. Hvor specifikke betingelserne skal være for at sætte dem i stand til selv at samle sig til levende organismer er stadig et åbent spørgsmål. Når vi ved det, har vi en god idé om, hvor udbredt livet kan være eller ej.

Flere oplysninger: Serge A. Krasnokutski et al., Dannelse af udenjordiske peptider og deres derivater, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj7179

Journaloplysninger: Videnskabelige fremskridt

Leveret af The Conversation

Denne artikel er genudgivet fra The Conversation under en Creative Commons-licens. Læs den originale artikel.