Undersøgelse afslører potentielle oprindelser af liv i gamle varme kilder

Forskning fra Newcastle University retter sig mod gamle varme kilder for at udforske livets oprindelse på Jorden.

Forskerholdet undersøgte, hvordan fremkomsten af ​​de første levende systemer fra inerte geologiske materialer skete på Jorden for mere end 3,5 milliarder år siden. Forskere ved Newcastle University fandt ud af, at blanding af brint, bicarbonat og jernrig magnetit under forhold, der efterligner relativt mild hydrotermisk udluftning, resulterer i dannelse af et spektrum af organiske molekyler, herunder især fedtsyrer, der strækker sig op til 18 kulstofatomer i længden.

Udgivet i tidsskriftet Communications Earth &Environment , deres resultater afslører potentielt, hvordan nogle nøglemolekyler, der er nødvendige for at producere liv, er lavet af uorganiske kemikalier, hvilket er afgørende for at forstå et nøgletrin i, hvordan liv blev dannet på Jorden for milliarder af år siden.

Deres resultater kan give en plausibel tilblivelse af de organiske molekyler, der danner ældgamle cellemembraner, som måske blev selektivt udvalgt af tidlige biokemiske processer på den oprindelige Jord.

Fedtsyrer i de tidlige stadier af livet

Fedtsyrer er lange organiske molekyler, der har områder, der både tiltrækker og afviser vand, som automatisk vil danne cellelignende rum i vand naturligt, og det er disse typer molekyler, der kunne have lavet de første cellemembraner. Alligevel var det på trods af deres betydning usikkert, hvor disse fedtsyrer kom fra i de tidlige stadier af livet.

En idé er, at de kan være dannet i de hydrotermiske åbninger, hvor varmt vand, blandet med hydrogenrige væsker, der kommer fra undervandsventiler, blandet med havvand indeholdende CO₂ .

Gruppen gentog afgørende aspekter af det kemiske miljø, der blev fundet i de tidlige jordhave, og blandingen af ​​det varme alkaliske vand fra omkring visse typer hydrotermiske åbninger i deres laboratorium. De fandt ud af, at når varme hydrogenrige væsker blev blandet med kuldioxid-rigt vand i nærværelse af jernbaserede mineraler, der var til stede på den tidlige Jord, skabte det de typer molekyler, der var nødvendige for at danne primitive cellemembraner.

Hovedforfatter, Dr. Graham Purvis, udførte undersøgelsen ved Newcastle University og er i øjeblikket postdoc ved Durham University.

Han sagde:"Centralt i livets begyndelse er cellulære rum, afgørende for at isolere intern kemi fra det ydre miljø. Disse rum var medvirkende til at fremme livsopretholdende reaktioner ved at koncentrere kemikalier og lette energiproduktion, der potentielt fungerede som hjørnestenen i livets tidligste øjeblikke. "

"Resultaterne tyder på, at konvergensen af ​​hydrogenrige væsker fra alkaliske hydrotermiske åbninger med bikarbonatrige vand på jernbaserede mineraler kunne have udfældet de rudimentære membraner fra tidlige celler helt i begyndelsen af ​​livet."

"Denne proces kan have affødt en mangfoldighed af membrantyper, nogle potentielt fungerende som livets vugge, da livet først startede. Desuden kunne denne transformative proces have bidraget til skabelsen af ​​specifikke syrer, der findes i meteoritternes grundstofsammensætning."

Principal investigator Dr. Jon Telling, en læser i biogeokemi ved School of Natural Environmental Sciences, tilføjede:"Vi tror, ​​at denne forskning kan være det første skridt i, hvordan livet opstod på vores planet. Forskningen i vores laboratorium fortsætter nu med at bestemme den anden nøgletrin:hvordan disse organiske molekyler, som oprindeligt er 'klæbet' til mineraloverfladerne, kan løfte sig for at danne sfæriske membranbundne celle-lignende rum, de første potentielle 'protoceller', der fortsatte med at danne det første cellulære liv."

Spændende antyder forskerne også, at membranskabende reaktioner, lignende reaktioner, stadig kan finde sted i havene under overfladen af ​​iskolde måner i vores solsystem i dag. Dette rejser muligheden for alternativ livsoprindelse i disse fjerne verdener.

Flere oplysninger: Graham Purvis et al., Generering af langkædede fedtsyrer ved hydrogendrevet bikarbonatreduktion i ældgamle alkaliske hydrotermiske ventilationskanaler, Communications Earth &Environment (2024). DOI:10.1038/s43247-023-01196-4

Journaloplysninger: Kommunikation Jord og miljø

Leveret af Newcastle University