Undersøgelse afslører en kontinuerlig vej til livets byggesten

Forskere har længe søgt at forstå oprindelsen af ​​liv på Jorden. En ny undersøgelse udført af forskere ved Institute for Advanced Study, Earth-Life Science Institute (ELSI), og University of New South Wales, blandt andre deltagende institutioner, markerer et vigtigt skridt fremad i bestræbelserne på at forstå livets kemiske oprindelse. Resultaterne af denne undersøgelse viser, hvordan "kontinuerlige reaktionsnetværk" er i stand til at producere RNA-prækursorer og muligvis i sidste ende RNA selv - en kritisk bro til livet. Undersøgelsen er udgivet af Proceedings of the National Academy of Sciences .

Mens mange af de mekanismer, der udbreder liv, er velkendte, overgangen fra en præbiotisk jord til biologiens æra forbliver omgærdet af mystik. Tidligere eksperimenter har vist, at simple organiske forbindelser kan fremstilles ud fra reaktioner af kemikalier, som man forstår at eksistere i det primitive jordmiljø. Imidlertid, mange af disse eksperimenter var afhængige af koordinerede forsøgslederinterventioner. Denne undersøgelse går videre ved at anvende en model, der er minimalt manipuleret til mest nøjagtigt at simulere et naturligt miljø.

For at udføre dette arbejde, holdet afslørede en blanding af meget simple små molekyler - almindeligt bordsalt, ammoniak, fosfat, og hydrogencyanid - til en højenergikilde for gammastråling. Disse forhold simulerer radioaktive miljøer, der er muliggjort af naturligt forekommende radioaktive mineraler, som sandsynligvis var meget mere udbredt på den tidlige Jord. Holdet lod også reaktionerne periodisk tørre ud, simulering af fordampning i lavvandede vandpytter og strande. Disse eksperimenter returnerede en række forskellige forbindelser, der kan have været vigtige for livets oprindelse, herunder forstadier til aminosyrer og andre små forbindelser, der vides at være nyttige til fremstilling af RNA.

Forfatterne bruger udtrykket "kontinuerligt reaktionsnetværk" til at beskrive et miljø, hvor mellemprodukter ikke renses, sideprodukter fjernes ikke, og ingen nye reagenser tilsættes efter de indledende udgangsmaterialer. Med andre ord, syntesen af ​​molekyler sker i et dynamisk miljø, hvor vidt forskellige forbindelser kontinuerligt dannes og ødelægges, og disse produkter reagerer med hinanden og danner nye forbindelser.

Jim Cleaves, hyppig IAS-gæst og ELSI-professor, udtalte, "Disse typer af kontinuerlige reaktionsnetværk kan være ret almindelige i kemi, men vi begynder først nu at bygge værktøjerne til at opdage, måle, og forstå dem. Der ligger en masse spændende arbejde forude."

Fremtidigt arbejde vil fokusere på at kortlægge reaktionsveje for andre kemiske stoffer og teste, om yderligere cyklusser af radiolyse efterfulgt af nedtørring kan generere kemiske produkter af højere orden. Holdet mener, at disse modeller kan hjælpe med at bestemme, hvilke primitive planetariske miljøer, der er mest befordrende for dannelsen af ​​komplekse molekyler. Disse undersøgelser kan igen hjælpe andre forskere med at identificere de bedste steder at lede efter liv hinsides Jorden.