Solens UV-lys hjalp med at tænde liv

Høj energi, ultraviolet stråling fra Solen er en kendt fare for liv, alligevel har energien fra vores stjerne spillet en vigtig rolle som den væsentlige drivkraft for liv på Jorden.

Før livet begyndte, stråling fra solen var den primære energikilde på vores planet, lige som det er i dag. I denne iltfattige, præbiotisk verden, solenergi kan have givet stødet til at omdanne simple organiske molekyler til mere komplekse, som blev brugt som byggesten i biologi og liv.

Et nyt papir fra to forfattere fra University of Colorado i Boulder overvejer, hvordan dette kunne være sket gennem en gennemgang af eksisterende litteratur om emnet.

"Vi ser på eksempler i litteraturen og fra vores eget laboratorium, hvor sollys er blevet brugt til at bygge komplekse molekyler fra simple, præbiotisk tilgængelige udgangsmaterialer, " sagde hovedforfatter Rebecca Rapf, en ph.d.-kandidat i fysisk kemi.

Papiret, "Sollys som en energisk drivkraft i syntesen af ​​molekyler, der er nødvendige for livet, "medforfatter af hendes rådgiver, Veronica Vaida, for nylig optrådt i bladet Fysisk kemi Kemisk fysik . Rapfs arbejde er støttet af et NASA Earth and Space Science Fellowship samt midler fra NASAs Habitable Worlds Program.

Manglen på ilt i den tidlige atmosfære betyder, at mere højenergi ultraviolet stråling fra Solen ville have nået overfladen af ​​den præbiotiske Jord end i dag, hvor det er filtreret af ozon. Selvom denne komponent af sollys kan være ødelæggende for visse biomolekyler, den tilførte energi kan stadig være nyttig for kemi i det tidlige liv, sagde Rapf. "Selv hvis du ødelægger et molekyle, det er opdelt i mindre, meget reaktive bidder, der let gennemgår yderligere reaktioner, rekombinerer for at danne større højenergimolekyler."

I særdeleshed, forskerne var fascineret af en gruppe iltfyldte syrer kaldet oxoasyrer. Et eksempel er pyrodruesyre, som er i centrum for vigtige metaboliske veje i livet i dag. Når det er opløst i vand og belyst med ultraviolet lys, pyrodruesyre er kendt for at reagere for at danne større molekyler, med højere udbytter under de iltbegrænsede forhold, som ville blive fundet på den tidlige Jord.

Pyrodruesyre er kun en af ​​en klasse af molekyler, der reagerer på samme måde for at danne disse større arter. Et andet molekyle i denne klasse, 2-oxooctansyre, er særligt interessant, fordi det er et eksempel på et simpelt lipid. 2-oxooctansyre var sandsynligvis "præbiotisk relevant, " tilføjede Rapf, hvilket betyder, at det kunne være nyttigt for den kemi, der til sidst førte til liv.

I en tidligere undersøgelse af 2-oxooktansyre, Rapf og Vaida fandt ud af, at udsættelse for lys danner et mere komplekst molekyle, dihexylvinsyre. Dette er bemærkelsesværdigt, fordi det nye molekyle har to alkylkæder, hvilket betyder, at det mere ligner de lipider, der er i moderne celler, som også har to haler. Denne lysdrevne proces, opdaget i Vaida-laboratoriet, er en af ​​kun få måder at lave dobbelthalede lipider på fra simple, enkelthalede molekyler under præbiotiske forhold.

"Vi bruger sollys som en måde at bygge større molekyler på, men for at være nyttige for udviklingen af ​​biologi skal alle molekyler, du bygger, være stabile nok til at eksistere i miljøet, " tilføjede Rapf.

I tilfælde af 2-oxooktansyre, produktet, dihexylvinsyre, absorberer ikke det samme UV-lys og derfor er beskyttet mod at gennemgå yderligere fotokemi (kemiske reaktioner som følge af sollys). Disse dobbelthalede lipider samles også spontant i membranlukkede rum, der ligner simple protoceller, der er nødvendige for livets udvikling. Forskerne er på jagt efter andre molekyler, der kan aktiveres af stjernelys og generere biologisk relevante forbindelser i en bredere astrobiologisk sammenhæng.

Denne historie er genudgivet med tilladelse fra NASAs Astrobiology Magazine. Udforsk Jorden og videre på www.astrobio.net.