Experiment reconstrueert de wieg van het leven

Het eerste leven zou zijn ontstaan ​​in alkalische hydrothermische openingen van de oude zeeën

Deze hydrothermische opening in het gebied van de Pacific Lost City morst naast mineraalrijk water waterstof en methaan - soortgelijke openingen zouden een wieg van het leven op de vroege aarde kunnen zijn geweest. © NOAA Ocean Explorer / URI-ILO, UW, IFE
voorlezen

Terugkijkend op de oersoep: belangrijke bouwstenen voor het eerste leven op aarde kunnen ontstaan ​​zijn bij de hydrothermische openingen van de oceanen. Dit toont een experiment waarin onderzoekers dergelijke oeropeningen in het laboratorium hebben nagebootst. In aanwezigheid van bepaalde ijzermineralen werden aminozuren en lactaatbiomoleculen voor het eerste leven gevormd in het warme water van deze miniatuur oersoep.

Hoe en waar is het eerste leven op aarde ontstaan? Deze vraag is nog onduidelijk. Zo vermoeden onderzoekers de wieg van het leven in kleiputten, in hete poelen, in hydrothermale openingen of in de poriën van bevroren lava van zeevulkanen. Zelfs welke biomoleculen de eerste bouwstenen van het leven waren, staat nog steeds ter discussie. Volgens één theorie was het RNA nog steeds het DNA van de eerste cellen vóór het DNA, waarvan de bouwstenen samen met aminozuren op subvulkanen zouden kunnen zijn gevormd, zoals experimenten suggereren.

Hydrothermische ventilatie in miniatuurformaat

Onderzoekers onder leiding van Laurie Barge van het Jet Propulsion Laboratory van NASA hebben nu een nieuw levengevend experiment uitgevoerd. Ze wilden weten of alkalische hydrothermische ventilatieopeningen geschikt zijn als bouwplaatsen voor bouwstenen zoals aminozuren. "Inzicht in hoeveel dergelijke biomoleculen alleen kunnen worden gevormd uit mineralen en organische voorlopers is belangrijk om erachter te komen in wat voor soort omgeving het leven kan zijn", legt Barge uit.

Diepzee vent in het klein: In het experiment komen ijzerhoudende mineralen vrij en worden melkzuur en aminozuren gevormd. NASA / JPL-Caltech / Flores

Voor hun experiment creëerden de onderzoekers de chemisch-fysische omgeving van een van deze zwarte rokers op miniatuurschaal. Om deze reden gebruikten ze ijzeroxide-mineraal (FeO (OH)), dat vaak op vroege aarde wordt gevonden, in licht alkalisch zeewater dat is verwarmd tot ongeveer 70 ° C. Hieraan voegden zij de organische verbindingen pyruvaat en ammoniak toe, die onder dergelijke omstandigheden bij hydrothermische ventilatieopeningen kunnen worden gevormd.

Spontane vorming van aminozuur en lactaat

Het resultaat: onder de zuurstofarme omstandigheden van het gesimuleerde uranium reageerde het gedeeltelijk geoxideerde ijzermineraal met het pyruvaat en ammoniak. Het pyruvaat ontving een stikstof bevattende aminegroep en werd omgezet in het aminozuur alanine. Tegelijkertijd werd ook lactaat, het zout van melkzuur, geproduceerd. Beide zijn belangrijke biomoleculen voor organismen, en koolwaterstoffen zoals melkzuur worden ook beschouwd als voorlopers van andere, complexe componenten van het leven. tonen

"Dit laat zien dat waterige, gedeeltelijk reducerende ijzer-minerale systemen, zoals gebruikelijk waren in de vroege aarde, de synthese en verrijking van prebiotische organische moleculen bevorderden zou kunnen ", Barge en haar team staat. Een andere positieve factor kunnen de geochemische gradiënten in de schoorstenen zijn: de grote verschillen in chemie en temperatuur in een kleine ruimte leveren energie voor chemische reacties en hebben mogelijk de vorming van steeds complexere moleculen aangewakkerd,

Hulp bij het zoeken naar buitenaards leven

Volgens de onderzoekers geeft hun experiment een andere aanwijzing dat alkalische hydrothermische ventilatieopeningen een geschikte wieg van het leven op de oeraarde hadden kunnen zijn. Tegelijkertijd zou dit ook de omstandigheden kunnen onthullen waaronder het leven op andere hemellichamen zou kunnen zijn ontstaan. "We hebben nog steeds geen bewijs van buitenaards leven, maar als we de voorwaarden begrijpen die nodig zijn voor het creëren van leven, dan kunnen we de plaatsen beperken, waar we ernaar op zoek zijn ", zegt Barge.

Ten minste twee plaatsen in het zonnestelsel kunnen in feite hydrothermische openingen hebben en dus potentiële wiegjes van het leven: de Saturnusmaan Enceladus heeft onder zijn ijskorst een subglaciale oceaan, waarin waarschijnlijk warm, alkalisch water uit het hete rotsoppervlak stijgt. Iets soortgelijks zou kunnen gebeuren op Jupiter's maan Europa ook hier is er een vloeibare oceaan onder de ijskorst. (Proceedings van de National Academy of Sciences, 2019; doi: 10.1073 / pnas.1812098116)

Bron: NASA / JPL

- Nadja Podbregar