Onlangs zijn wetenschappers uit verschillende wetenschapsgebieden bijeengekomen en hebben een uniek model samengesteld van wanneer en hoe het eerste leven op aarde verscheen.
Hoe de eerste organische verbindingen leerden kopieën van zichzelf te maken en daarmee de basis legden voor reproductief leven, blijft misschien wel het grootste mysterie in de moderne wetenschap. Scheikunde, biologie, geologie en zelfs astronomie proberen deze vraag te beantwoorden, maar voor elk aspect van het fenomeen leven heb je veel van de meest uiteenlopende informatie nodig. Welk chemisch proces leidde tot de transformatie van de levenloze natuur in levende organismen? Is het op één plek gebeurd of is het overal gebeurd? Waar is het leven ontstaan - in de bovenste lagen van de oceaan of op de bodem, in de buurt van geothermische bronnen?
Gezamenlijk werk van wetenschappers is de sleutel tot succes
Een studie die onlangs is gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) heeft de wetenschappelijke wereld dichter bij het beantwoorden van deze vragen gebracht. Een artikel opgesteld door onderzoekers van het Institute of Astronomy. Max Planck, Duitsland, en McMaster University, Ontario, combineren bestaande biologische, astronomische, geologische en chemische modellen om te voorspellen hoe en wanneer het leven op aarde begon.
Nieuw onderzoek bevestigt eens te meer twee van de meest populaire theorieën tot nu toe over het ontstaan van leven op onze planeet. Ten eerste waren de oorspronkelijke 'bouwstenen' voor de vorming van levende organismen op de jonge aarde eenvoudigweg afwezig en kwamen ze op de planeet terecht samen met meteorieten die er vrij vaak op vielen - de vorming van het zonnestelsel volgens de maatstaven van de ruimte in die tijd was pas onlangs voltooid, en meteorietactiviteit in ze was nog steeds erg groot. Wetenschappers noemden de tweede hypothese "een kleine warme vijver". Het komt erop neer dat meteorieten, die inwerken op kleine watermassa's met warm of heet water, uiteindelijk zelfreplicerende RNA-moleculen creëerden - de eerste voorbeelden van organisch leven.
Kleine warme vijver op aarde vandaag: Bumpass Hell Trail in Lassen Volcano National Park in Californië. Dit is hoe de reservoirs eruit zagen waarin het leven werd geboren.
Een van de meest verrassende details van de nieuwe studie, die de prestaties van wetenschappers uit zo verschillende wetenschapsgebieden combineert, is dat het leven naar hun mening ongelooflijk vroeg begon. Dit gebeurde toen de aarde zojuist zojuist was afgekoeld dat er stabiele en ondiepe reservoirs met verwarmd water op konden bestaan. Ter vergelijking: alle eerdere studies suggereren dat gedurende ongeveer een half miljard jaar het leven op de jonge aarde gewoon geen wortel kon schieten, laat staan dat het zich begon te ontwikkelen.
Promotie video:
"Om de oorsprong van het leven te achterhalen, moeten we begrijpen hoe de aarde er miljarden jaren geleden uitzag", zegt Thomas Henning van het Institute of Astronomy. Max Planck. “Zoals uit ons onderzoek blijkt, is astronomie in dit geval een belangrijk onderdeel van het antwoord op deze vraag. Sommige details van de vorming van het zonnestelsel waren rechtstreeks van invloed op het ontstaan van leven op onze planeet."
Het leven op aarde kwam uit de ruimte
Helaas is het exacte chemische proces dat als katalysator diende nog onbekend. Wetenschappers vermoeden echter dat warme en periodiek drogende reservoirs ideale omstandigheden hebben gecreëerd voor het leven van eiwitten. Nucleobasen zijn stikstofhoudende basen, de eiwitbouwstenen van nucleïnezuren, waaronder RNA en DNA, en die nog steeds worden aangetroffen in meteorieten, dankzij de laatste zijn ze over de hele wereld in het water terechtgekomen. Blijkbaar werd hun concentratie op een gegeven moment voldoende voor RNA om middelen te ontvangen voor zelfreproductie.
Schematische weergave van de factoren die van invloed zijn op "warme vijvers" en de chemicaliën die ze bevatten tijdens de "natte" en "droge" fasen van de cyclus: binnendringen van interplanetaire stofdeeltjes, drogen, opnieuw neerslaan, hydrolyse van meer complexe moleculen tot organische "bouwstenen", enz..d.
Als het nieuwe model correct is, dan speelt dit onderzoek een enorme en zeer belangrijke rol voor alle moderne wetenschap. Dit is de eerste keer in de geschiedenis dat ongelijksoortige modellen uit verschillende wetenschapsgebieden werden gecombineerd tot één om abiogenese te bestuderen, waardoor ze een verrassend samenhangend beeld vormden van hoe het leven op onze planeet verscheen. Het geeft astronomen en kosmobiologen ook hoop: als meteorieten leidden tot het ontstaan van leven op onze planeet, dan kunnen in andere systemen hemellichamen in de Goudlokje-zone ook de bakermat van het leven worden - zelfs als het anders zal zijn dan we gewend zijn. Het bleek dat de oudste processen van de vorming van een sterrenstelsel en de verdeling van chemische elementen over een enorm gebied gevuld met kosmisch stof rond een jonge ster een sleutelrol spelen bij het begrijpen vanhoe leven zou kunnen verschijnen op een apart stuk koelsteen en nergens anders (tenminste, volgens de laatste gegevens - het echte beeld kan na verloop van tijd duidelijker worden en zelfs nog interessanter).
Dit is waar de activiteiten van wetenschappers pas beginnen. De volgende stap is het uitvoeren van experimenten om het theoretische deel van het model te testen. Als wetenschappers er echt in slagen om de processen van abiogenese te reproduceren, dan zal een persoon letterlijk als God worden en uiteindelijk een antwoord krijgen op de belangrijkste vraag van zijn hele leven.
Vasily Makarov
