Hogyan kerültek az élet építőkövei az űrből a földbe ScienceBlog

A A földi élet eredetének feltevése a tudomány egyik alapvető kérdése. A McMaster Egyetem és a Max Planck Csillagászati Intézet (MPIA) csillagászai csillagászati, geológiai, kémiai és biológiai modellek alapján összefüggő forgatókönyvet számoltak ki a földi élet keletkezéséről [1]. Dmitrij Semenov és Thomas Henning az MPIA-ból leírják ezt a forgatókönyvet, amelyben az élet csak néhány száz millió évvel azután alakult ki, hogy a föld felszíne lehűlt ahhoz, hogy folyékony víz létezhessen. Az élet alapvető építőkövei a naprendszer kialakulása során képződtek az űrben, és a meteoritok kis meleg tavakban rakódtak le a földre. *

Négy milliárd évvel ezelőtt az, hogy hogyan jött létre az első élet a földön, a tudomány egyik nagy kérdése. A McMaster Egyetem (Hamilton, Kanada) és a Max Planck Csillagászati Intézet kutatóinak új eredményei arra utalnak, hogy ebben a meteoritok játszhattak kulcsszerepet. Ezek a testek meleg kis tavakban landoltak a földön (1. ábra), és ott szerves anyagokat raktak le, amelyek lehetővé tették az élet megjelenését önreplikáló RNS-molekulák formájában [1].

A csillagászok következtetései egy olyan modellen alapulnak, amely összefoglalja a bolygóképzés, a geológia, a kémia és a biológia mai ismereteit - olyan számításokat, amelyek bővítik ismereteinket a korai Föld geológiájáról, kémiai körülményeiről, az érintett molekulák tulajdonságairól és csillagászati információkról a bolygó tulajdonságairól. Csatlakoztassa a meteoritokat és a bolygóközi porokat. Az a tény, hogy egy ilyen kvantitatív elemzés most először lehetséges, a sok területen elért fejlődésnek köszönhető: a mikrobiológiától az exobolygók keresésén át a bolygó óvodák más csillagok közelében történő megfigyeléséig.

A számítások talán legérdekesebb eredménye, hogy az élet valószínűleg viszonylag korán keletkezett: csak néhány száz millió évvel azután, hogy a föld lehűlt annyira, hogy folyékony felszíni vizeket, például tavakat vagy óceánokat engedjen meg. Abban az időben sokkal több meteorit érte el a földet, mint manapság.

Eddig senki sem végezte el ezeket a számításokat. Mivel az új modell olyan sok eredményt tartalmaz, sok különböző területről, elképesztő, hogy minden ilyen összefüggően van összekapcsolva. A modell minden lépése természetesen a következőhöz vezetett. Az a tény, hogy a végén tiszta kép alakult ki, egyértelműen jelzi, hogy a forgatókönyv nem lehet ilyen téves.

Ahhoz, hogy megértsük az élet eredetét, meg kell értenünk azt a földet, amely több milliárd évvel ezelőtt volt. Amint azt a Max Planck Intézet tanulmánya mutatja, a csillagászat a válasz fontos részét adja. Naprendszerünk kialakulásának részletei közvetlen következményekkel járnak a földi élet keletkezéséről.

Az új munka alátámasztja azt a hipotézist, hogy az élet kis meleg vizekben keletkezett. (A "kis meleg tó" kifejezés egyébként az élet eredetével kapcsolatos egyik legkorábbi spekulációra vezethető vissza: Charles Darwin 1871-től Joseph Hooker botanikushoz írt levele.) ahol a sekély tavak először kiszáradnak, majd ismét vízzel feltöltődnek, a kémiai összetevők megfelelően koncentrálódnak, ami kötelékeket hoz létre a nukleotidok között (nukleobázisokból, foszfátcsoportokból és cukormaradványokból álló nukleinsavak építőkövei; a szerk.) és ezáltal hosszabb RNS-láncok képződnek. kedvelt. A kutatók képesek voltak kimutatni, hogy a meteoritok elegendő mennyiségű nukleobázist képesek voltak a föld több ezer ilyen tavába szállítani, és ezáltal kiváltották az önreplikáló RNS-molekulák képződését ezek közül legalább az egyikben. 2. ábra.

A bolygóképzés és a Naprendszer kémiai ismeretei alapján az MPIA kutatói következetes forgatókönyvet javasoltak a földi élet keletkezéséről. Hihető fizikai és kémiai információkat nyújtanak azokról a körülményekről, amelyek mellett az élet létrejöhetett. Most a kísérletezőkön a sor, hogy kiderítsék, hogyan is jöhetett létre az élet ilyen nagyon sajátos korai körülmények között.

Ez korántsem jelent végleges választ a földi élet eredetével kapcsolatos alapvető kérdésre, de az elmúlt évtizedekben érdekes érdekes válaszok jelentek meg. Az 1980-as években részletesebben kidolgozott elmélet egy RNS-világot feltételez: a magasabb rendű organizmusok genetikai információit a DNS-molekulák kettős spiráljában tárolják, de vannak olyan szorosan kapcsolódó molekulák, az RNS (ribonukleinsav), amelyek kiemelkedő szerepet játszanak a modern sejtekben . Különösen bizonyos kémiai reakciókat katalizálnak a sejtekben, és ugyanolyan elengedhetetlenek a genetikai információk továbbításához, mint a specifikus fehérjék szintéziséhez (úgymond a sejthatóság kormányrendeletei) a genetikai kód alapján. Egyes vírusok egyáltalán nem használják a DNS-t a genetikai információk tárolására, ehelyett az összes információt a vírus RNS kódolja.

[1] Ben K. D. Pearce, Ralph E. Pudritz, Dmitri Semenov, Thomas K. Henning. Az RNS világ eredete: A nukleáris bázisok sorsa a meleg kis tavakban. Proc. Nat. Acad. Sci, 114, 11327 (2017). A mű szabadon hozzáférhető a https://arxiv.org/pdf/1710.00434.pdf címen.

Néhány héttel ezelőtt a szerzők Ben KD Pearce (McMaster Egyetem), Ralph E. Pudritz (McMaster Egyetem, Max Planck Csillagászati Intézet és a Heidelbergi Egyetem Csillagászati Központja), valamint Dmitri Semenov és Thomas K. Henning (mindkettő Max Planck) - Csillagászati Intézet) az USA Nemzeti Tudományos Akadémiája rangos Cozzarelli-díjat kapott ezért az áttörő munkáért.