Kredit:Pixabay/CC0 Public Domain
Forskare vid Foundation for Applied Molecular Evolution meddelade idag att ribonukleinsyra (RNA), en analog av DNA som troligen var det första genetiska materialet för livet, spontant bildas på basaltlavaglas. Sådant glas fanns rikligt på jorden för 4,35 miljarder år sedan. Liknande basalter från denna antiken överlever på Mars idag.
"Samhällen som studerar livets ursprung har skiljt sig åt under de senaste åren", sa Steven Benner, en medförfattare till studien som visas online i tidskriften Astrobiology .
"En gemenskap återbesöker klassiska frågor med komplexa kemiska system som kräver svår kemi utförd av skickliga kemister," förklarade Benner. "Deras vackra hantverk visas i varumärkestidskrifter som Nature och Vetenskap ." Men just på grund av komplexiteten i denna kemi kan den omöjligt förklara hur livet faktiskt uppstod på jorden.
Däremot har Foundation-studien ett enklare tillvägagångssätt. Under ledning av Elisa Biondi visar studien att långa RNA-molekyler, 100-200 nukleotider långa, bildas när nukleosidtrifosfater inte gör något annat än att tränga igenom basaltglas.
"Basaltglas fanns överallt på jorden vid den tiden," anmärkte Stephen Mojzsis, en jordforskare som också deltog i studien. "Under flera hundra miljoner år efter att månen bildades, bildade frekventa nedslag i kombination med riklig vulkanism på den unga planeten smält basaltlava, källan till basaltglaset. Stötar avdunstade också vatten för att ge torrt land, vilket gav akviferer där RNA kunde ha bildats. "
Samma effekter levererade också nickel, som teamet visade ger nukleosidtrifosfater från nukleosider och aktiverat fosfat, som också finns i lavaglas. Borat (som i borax), även från basalten, kontrollerar bildningen av dessa trifosfater.
Samma stötelement som bildade glaset reducerade också tillfälligt atmosfären med sina metalljärn-nickelkärnor. RNA-baser, vars sekvenser lagrar genetisk information, bildas i sådana atmosfärer. Teamet hade tidigare visat att nukleosider bildas genom en enkel reaktion mellan ribosfosfat och RNA-baser.
"Det fina med den här modellen är dess enkelhet. Den kan testas av gymnasieelever i kemiklass", säger Jan Špaček, som inte var involverad i denna studie men som utvecklar instrument för att upptäcka främmande genetiska polymerer på Mars. "Blanda ingredienserna, vänta i några dagar och upptäck RNA."
Samma stenar löser de andra paradoxerna med att göra RNA på en väg som rör sig hela vägen från enkla organiska molekyler till det första RNA:t. "Till exempel hanterar borat bildandet av ribos, "R" i RNA," tillade Benner. Denna väg utgår från enkla kolhydrater som "inte inte" kunde ha bildats i atmosfären ovanför den primitiva jorden. Dessa stabiliserades av vulkanisk svaveldioxid och regnade sedan till ytan för att skapa reservoarer av organiska mineraler.
Således fullbordar detta arbete en väg som skapar RNA från små organiska molekyler som nästan säkert fanns på den tidiga jorden. En enda geologisk modell rör sig från en och två kolmolekyler för att ge RNA-molekyler som är tillräckligt långa för att stödja darwinistisk evolution.
"Viktiga frågor kvarstår", varnar Benner. "Vi vet fortfarande inte hur alla RNA-byggstenar kom att ha samma allmänna form, ett förhållande som kallas homokiralitet." På samma sätt kan kopplingarna mellan nukleotiderna variera i materialet som syntetiseras på basaltglas. Innebörden av detta är inte känd.
Mars är relevant för detta tillkännagivande eftersom samma mineraler, glasögon och nedslag också fanns på Mars från den antiken. Mars har dock inte drabbats av kontinentaldrift och plattektonik som begravde de flesta stenar från jorden äldre än 4 miljarder år. Således finns stenar från den aktuella tiden kvar på Mars yta. De senaste uppdragen till Mars har hittat alla nödvändiga stenar, inklusive borat.
"Om liv uppstod på jorden via den här enkla vägen, så har det troligen också uppstått på Mars," sa Benner. "Detta gör det ännu viktigare att söka liv på Mars så snart vi kan." + Utforska vidare
