Ursprunget till livet på jorden är fortfarande gåtfullt, men vi håller sakta på att reda ut stegen och de nödvändiga ingredienserna. Forskare tror att liv uppstod i en ursoppa av organiska kemikalier och biomolekyler på den tidiga jorden, vilket så småningom ledde till verkliga organismer.
Det har länge varit misstänkt att vissa av dessa ingredienser kan ha levererats från rymden. Nu en ny studie, publicerad i Science Advances , visar att en speciell grupp av molekyler, känd som peptider, kan bildas lättare under förhållanden i rymden än de som finns på jorden. Det betyder att de kunde ha levererats till den tidiga jorden av meteoriter eller kometer – och att liv kanske också kan bildas någon annanstans.
Livets funktioner upprätthålls i våra celler (och alla levande varelsers) av stora, komplexa kolbaserade (organiska) molekyler som kallas proteiner. Hur man gör det stora utbudet av proteiner vi behöver för att hålla oss vid liv är kodat i vårt DNA, som i sig är en stor och komplex organisk molekyl.
Men dessa komplexa molekyler är sammansatta av en mängd olika små och enkla molekyler som aminosyror – livets så kallade byggstenar.
För att förklara livets ursprung måste vi förstå hur och var dessa byggstenar bildas och under vilka förhållanden de spontant sätter ihop sig till mer komplexa strukturer. Slutligen måste vi förstå steget som gör det möjligt för dem att bli ett begränsat, självreplikerande system – en levande organism.
Den här senaste studien belyser hur några av dessa byggstenar kan ha bildats och satts ihop och hur de hamnade på jorden.
DNA, eller deoxiribonukleinsyra, omfattar två långa strängar som bildar en dubbel helixstruktur. Varje sträng består av mindre molekyler som kallas nukleotider. Varje nukleotid innehåller tre komponenter:en sockermolekyl (deoxiribos i DNA), en fosfatgrupp och en kvävebas. Det finns fyra typer av kvävehaltiga baser i DNA:adenin (A), tymin (T), cytosin (C) och guanin (G). Dessa baser parar sig specifikt (A med T, C med G) för att bilda stegpinnarna på den dubbla helixstegen, där socker- och fosfatgrupperna bildar ryggraden i DNA-molekylen.
Peptider är en sammansättning av aminosyror i en kortkedjeliknande struktur. Peptider kan bestå av så lite som två aminosyror, men kan också sträcka sig till hundratals aminosyror.
Sammansättningen av aminosyror till peptider är ett viktigt steg eftersom peptider tillhandahåller funktioner som att "katalysera" eller förstärka reaktioner som är viktiga för att upprätthålla liv. De är också kandidatmolekyler som kunde ha satts samman ytterligare till tidiga versioner av membran, vilket begränsar funktionella molekyler i cellliknande strukturer.
Men trots deras potentiellt viktiga roll i livets uppkomst var det inte så enkelt för peptider att bildas spontant under miljöförhållandena på den tidiga jorden. Faktum är att forskarna bakom den aktuella studien tidigare visat att de kalla förhållandena i rymden faktiskt är mer gynnsamma för bildandet av peptider.
I den mycket låga tätheten av moln av molekyler och dammpartiklar i en del av rymden som kallas det interstellära mediet (se ovan), kan enstaka kolatomer fastna på ytan av dammkorn tillsammans med kolmonoxid- och ammoniakmolekyler. De reagerar sedan för att bilda aminosyraliknande molekyler. När ett sådant moln blir tätare och dammpartiklar också börjar hålla ihop, kan dessa molekyler samlas till peptider.
I sin nya studie tittar forskarna på den täta miljön av dammiga skivor, från vilken ett nytt solsystem med en stjärna och planeter så småningom uppstår. Sådana skivor bildas när moln plötsligt kollapsar under tyngdkraften. I denna miljö är vattenmolekyler mycket vanligare – de bildar is på ytan av alla växande agglomerat av partiklar som kan hämma reaktionerna som bildar peptider.
Genom att emulera de reaktioner som sannolikt kommer att inträffa i det interstellära mediet i laboratoriet visar studien att även om bildningen av peptider minskar något, förhindras den inte. Istället, när stenar och damm kombineras för att bilda större kroppar som asteroider och kometer, värms dessa kroppar upp och tillåter vätskor att bildas. Detta ökar peptidbildningen i dessa vätskor, och det finns ett naturligt urval av ytterligare reaktioner som resulterar i ännu mer komplexa organiska molekyler. Dessa processer skulle ha inträffat under bildandet av vårt eget solsystem.
Många av livets byggstenar som aminosyror, lipider och sockerarter kan bildas i rymdmiljön. Många har upptäckts i meteoriter.
Eftersom peptidbildning är effektivare i rymden än på jorden, och eftersom de kan ackumuleras i kometer, kan deras inverkan på den tidiga jorden ha levererat belastningar som ökat stegen mot livets ursprung på jorden.
Så vad betyder allt detta för våra chanser att hitta främmande liv? Jo, byggstenarna för livet är tillgängliga i hela universum. Hur specifika förutsättningarna behöver vara för att de ska kunna självbilda sig till levande organismer är fortfarande en öppen fråga. När vi väl vet det kommer vi att ha en bra uppfattning om hur utbrett eller inte livet kan vara.
Mer information: Serge A. Krasnokutski et al, Formation of extraterrestrial peptides and their derivatives, Science Advances (2024). DOI:10.1126/sciadv.adj7179
Journalinformation: Vetenskapens framsteg
Tillhandahålls av The Conversation
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
