Wissenschaftler verkünden einen Durchbruch bei der Bestimmung des Ursprungs des Lebens auf der Erde – und vielleicht auf dem Mars

Wissenschaftler der Foundation for Applied Molecular Evolution gaben heute bekannt, dass Ribonukleinsäure (RNA), ein Analogon der DNA, das wahrscheinlich das erste genetische Material für Leben war, sich spontan auf Basaltlavaglas bildet. Solches Glas war vor 4,35 Milliarden Jahren auf der Erde reichlich vorhanden. Ähnliche Basalte dieser Antike überleben heute auf dem Mars.

„Gemeinschaften, die die Ursprünge des Lebens untersuchen, haben sich in den letzten Jahren auseinander entwickelt“, bemerkte Steven Benner, ein Co-Autor der Studie, die online in der Zeitschrift erschienen ist Astrobiologie.

“Eine Gemeinschaft greift klassische Fragen mit komplexen chemischen Schemata auf, die schwierige Chemie erfordern, die von erfahrenen Chemikern durchgeführt wird”, erklärte Benner. „Ihr schönes Kunsthandwerk erscheint in Markenzeitschriften wie z Natur und Wissenschaft.” Gerade wegen der Komplexität dieser Chemie kann sie jedoch unmöglich erklären, wie das Leben tatsächlich auf der Erde entstanden ist.

Im Gegensatz dazu verfolgt die Foundation-Studie einen einfacheren Ansatz. Die von Elisa Biondi geleitete Studie zeigt, dass sich lange RNA-Moleküle mit einer Länge von 100 bis 200 Nukleotiden bilden, wenn Nukleosidtriphosphate nichts anderes tun, als durch Basaltglas zu sickern.

„Basaltisches Glas war zu dieser Zeit überall auf der Erde“, bemerkte Stephen Mojzsis, ein Geowissenschaftler, der ebenfalls an der Studie teilnahm. „Mehrere hundert Millionen Jahre nach der Entstehung des Mondes bildeten häufige Einschläge in Verbindung mit reichlichem Vulkanismus auf dem jungen Planeten geschmolzene Basaltlava, die Quelle des Basaltglases. Durch Einschläge wurde auch Wasser verdunstet, um trockenes Land zu schaffen, wodurch Grundwasserleiter bereitgestellt wurden, in denen sich RNA gebildet haben könnte. “

Dieselben Einschläge lieferten auch Nickel, von dem das Team zeigte, dass es Nukleosidtriphosphate aus Nukleosiden und aktiviertem Phosphat ergibt, das auch in Lavaglas vorkommt. Borat (wie in Borax), ebenfalls aus dem Basalt, steuert die Bildung dieser Triphosphate.

Dieselben Impaktoren, die das Glas bildeten, reduzierten auch vorübergehend die Atmosphäre mit ihren Eisen-Nickel-Metallkernen. In solchen Atmosphären werden RNA-Basen gebildet, deren Sequenzen genetische Informationen speichern. Das Team hatte zuvor gezeigt, dass Nukleoside durch eine einfache Reaktion zwischen Ribosephosphat und RNA-Basen gebildet werden.

„Das Schöne an diesem Modell ist seine Einfachheit. Es kann von Gymnasiasten im Chemieunterricht getestet werden“, sagte Jan Špaček, der an dieser Studie nicht beteiligt war, aber ein Instrument zum Nachweis fremder genetischer Polymere auf dem Mars entwickelt. “Mischen Sie die Zutaten, warten Sie ein paar Tage und bestimmen Sie die RNA.”

Dieselben Steine ​​lösen die anderen Paradoxien auf, indem sie RNA auf einem Weg herstellen, der sich von einfachen organischen Molekülen bis zur ersten RNA bewegt. „Borat steuert zum Beispiel die Bildung von Ribose, dem ‚R‘ in der RNA“, ergänzt Benner. Dieser Weg geht von einfachen Kohlenhydraten aus, die sich in der Atmosphäre über der Urerde „nicht nicht“ gebildet haben können. Diese wurden durch vulkanisches Schwefeldioxid stabilisiert und dann an die Oberfläche geregnet, um Reservoire organischer Mineralien zu schaffen.

Somit vervollständigt diese Arbeit einen Weg, der RNA aus kleinen organischen Molekülen erzeugt, die mit ziemlicher Sicherheit auf der frühen Erde vorhanden waren. Ein einzelnes geologisches Modell bewegt sich von einem und zwei Kohlenstoffmolekülen, um RNA-Moleküle zu geben, die lang genug sind, um die darwinistische Evolution zu unterstützen.

„Wichtige Fragen bleiben“, warnt Benner. „Wir wissen immer noch nicht, wie alle RNA-Bausteine ​​dazu gekommen sind, dieselbe allgemeine Form zu haben, eine Beziehung, die als Homochiralität bekannt ist.“ Ebenso können die Verknüpfungen zwischen den Nukleotiden in dem auf Basaltglas synthetisierten Material variabel sein. Die Bedeutung davon ist nicht bekannt.

Der Mars ist für diese Ankündigung relevant, da dieselben Mineralien, Gläser und Einschläge auch auf dem Mars dieser Antike vorhanden waren. Der Mars hat jedoch keine Kontinentaldrift und Plattentektonik erlitten, die die meisten Gesteine ​​​​von der Erde begraben haben, die älter als 4 Milliarden Jahre sind. So verbleiben Gesteine ​​aus der betreffenden Zeit auf der Marsoberfläche. Jüngste Missionen zum Mars haben alle benötigten Gesteine ​​gefunden, einschließlich Borat.

„Wenn das Leben auf diesem einfachen Weg auf der Erde entstanden ist, dann ist es wahrscheinlich auch auf dem Mars entstanden“, sagte Benner. “Umso wichtiger ist es, so schnell wie möglich nach Leben auf dem Mars zu suchen.”

Bereitgestellt von der Foundation for Applied Molecular Evolution