Opstod vandbaseret liv uden vand?

Når man forsøger at forstå oprindelsen af ​​liv på Jorden, forskere støder ind i et paradoks:mens vand er et uundværligt opløsningsmiddel for alle kendte livsformer, der eksisterer i dag, vand hæmmer også dannelsen af ​​strenglignende kæder af nukleinsyrepolymerer såsom RNA, der sandsynligvis var forløbere for liv. Dette rejser spørgsmålet:hvordan kunne nukleinsyrerne have dannet sig i første omgang? En løsning på dette "vandparadoks" er, at livet kan være opstået i noget andet end vand, og først senere tilpasset tilstedeværelsen af ​​vand.

"Vi er fascineret af muligheden for, at vandbaseret liv kan være opstået uden vand overhovedet, "Zachary Adam, en forsker ved Harvard University, fortalte Phys.org .

Adam og andre har undersøgt en førende kandidat til et vandalternativ kaldet formamid, en klar væske, der består af brint, ilt, kulstof, og nitrogen. Formamid fremmer ikke kun polymerbindingsdannelsen mere end vand gør, det reagerer også med andre molekyler og danner nukleobaser, aminosyrer, og nogle af de andre basiske forbindelser, der er nødvendige for at lave nukleinsyrer.

Men der er et grelt problem med dette forslag:formamid forekommer ikke naturligt i nogen væsentlig mængde nogen steder på Jorden. Selvom formamid er meget udbredt i industrien som opløsningsmiddel til fremstilling af lægemidler og pesticider, alt dette formamid er syntetisk fremstillet.

Formamid findes i rummet, imidlertid, hvilket tidligere har motiveret forskere til at antyde, at det kan være blevet transporteret til Jorden via kometer eller meteorer. Men det er usandsynligt, at dette scenarie kunne have produceret de store, koncentrerede reservoirer af formamid, der er nødvendige for, at livets forstadier kan dannes.

Nu i et nyt blad udgivet i Videnskabelige rapporter , et team af forskere, ledet af Adam og medforfatter Masashi Aono ved Keio University og Tokyo Institute of Technology, har demonstreret muligheden for, at formamid kan være blevet produceret i overflod af stråling i nogle lommer på den tidlige Jord.

I eksperimenter, forskerne bestrålede hydrogencyanid og acetonitril - to kemikalier til stede på den tidlige Jord - med gammastråler. De fandt ud af, at formamid var et af hovedprodukterne.

Selvom forskerne i deres eksperimenter brugte en cylinder af kobolt-60 til at producere gammastrålerne, de antyder, at strålingen på den tidlige jord kan være kommet fra radioaktive mineralforekomster (i dag findes på strande verden over) eller uranfissionszoner. Kun én region er i øjeblikket kendt for at indeholde beviser for en lille håndfuld uranzoner, der eksisterede i Jordens geologiske historie - Oklo-regionen i Gabon, Afrika - men disse zoner blev først aktive længe efter, at livet opstod.

Forskerne har beregnet, at hvis lignende zoner eksisterede for 4 milliarder år siden, et enkelt sted kunne have produceret over 6 størrelsesordener mere formamid over et givet område end det, der blev estimeret ved levering fra kometer og meteoritter. Resultaterne tyder på, at radioaktive mineralforekomster kan producere nok formamid til at akkumulere til høje koncentrationer, som kunne have dannet store formamidreservoirer, hvori der kunne være dannet nukleinsyrer som forstadier til de første levende organismer.

"Ofte anses problemet med livets oprindelse for at være løst, hvis vi kunne forstå, hvordan prototypiske byggesten af ​​liv såsom biopolymerer og metabolitter kunne dannes i plausible tidlige jordiske miljøer, " sagde Aono. "Men vi er ikke tilfredse med denne måde at tænke på. Livet skal ikke behandles som en pose fuld af byggesten, men skal forstås som et komplekst netværk af kemiske reaktioner."

Som forskerne forklarer, stråling er særligt unik som energikilde for livets oprindelse sammenlignet med redoxkemi eller simpel opvarmning. Som Adam sagde, dette er fordi stråling "driver et ekspansivt netværk af reaktioner, ikke kun en række produkter til en række input."

Selvfølgelig, forskerne har kun vist hvad kunne er sket, og ikke hvad gjorde ske. I fremtiden, de planlægger at fortsætte med at studere alle de mulige scenarier for livets oprindelse og undersøge plausibiliteten af ​​hver forekomst, og se, hvor beviserne fører hen.

"Vi forsøger nu at vurdere, om det fulde netværk af de drevne reaktioner udviser attributter fundet på tværs af mange forskellige skalaer af komplekse levende systemer, såsom cellulære metaboliske netværk, befolkningsdynamik, og endda økologiske forhold, " sagde Aono.

© 2018 Phys.org