Det finns fortfarande så mycket vi inte förstår om livets ursprung på jorden.
Definitionen av livet i sig är en källa till debatt bland forskare, men de flesta forskare är överens om de grundläggande ingredienserna i en levande cell. Vatten, energi och några viktiga element är förutsättningarna för att celler ska kunna växa fram. De exakta detaljerna om hur detta händer förblir dock ett mysterium.
Ny forskning har fokuserat på att försöka återskapa i labbet de kemiska reaktionerna som utgör livet som vi känner det, under förhållanden som är rimliga för den tidiga jorden (omkring 4 miljarder år sedan). Experimenten har ökat i komplexitet, tack vare tekniska framsteg och en bättre förståelse för hur tidiga jordförhållanden såg ut.
Men långt ifrån att sammanföra vetenskapsmän och lösa debatten har uppkomsten av experimentellt arbete lett till många motsägelsefulla teorier. Vissa forskare tror att liv uppstod i hydrotermiska öppningar på djupet, där förhållandena gav den nödvändiga energin. Andra hävdar att varma källor på land skulle ha gett en bättre miljö eftersom de är mer benägna att hålla organiska molekyler från meteoriter. Detta är bara två möjligheter som undersöks.
Här är fem av de mest anmärkningsvärda upptäckterna under de senaste fem åren.
Vilken energikälla drev de kemiska reaktionerna vid livets ursprung? Detta är mysteriet som ett forskarlag i Tyskland har försökt reda ut. Teamet grävde i genomförbarheten av 402 reaktioner kända för att skapa några av de väsentliga komponenterna i livet, såsom nukleotider (en byggsten av DNA och RNA). De gjorde detta med några av de vanligaste elementen som kunde ha hittats på den tidiga jorden.
Dessa reaktioner, som finns i moderna celler, tros också vara kärnmetabolismen i LUCA, den sista universella gemensamma förfadern, en encellig, bakterieliknande organism.
För varje reaktion beräknade de förändringarna i fri energi, vilket avgör om en reaktion kan gå framåt utan andra externa energikällor. Vad som är fascinerande är att många av dessa reaktioner var oberoende av yttre påverkan som adenosintrifosfat, en universell energikälla i levande celler.
Syntesen av livets grundläggande byggstenar behövde inte en extern energikick:den var självförsörjande.
Livet är beroende av molekyler för att lagra och förmedla information. Forskare tror att RNA (ribonukleinsyra)-strängar var prekursorer till DNA för att uppfylla denna roll, eftersom deras struktur är enklare.
Uppkomsten av RNA på vår planet har länge förvirrat forskare. Vissa framsteg har dock gjorts på senare tid. År 2022 genererade ett team av kollaboratörer i USA stabila RNA-strängar i labbet. De gjorde det genom att passera nukleotider genom vulkaniskt glas. Strängarna de gjorde var tillräckligt långa för att lagra och överföra information.
Vulkaniskt glas fanns på den tidiga jorden, tack vare frekventa meteoritnedslag i kombination med en hög vulkanisk aktivitet. Nukleotiderna som användes i studien tros också ha funnits vid den tiden i jordens historia. Vulkaniska bergarter kunde ha underlättat de kemiska reaktionerna som samlade nukleotider till RNA-kedjor.
Hydrotermiska ventiler
Kolfixering är en process där CO2 får elektroner. Det är nödvändigt att bygga de molekyler som utgör grunden för livet.
En elektrondonator är nödvändig för att driva denna reaktion. På den tidiga jorden, H2 kunde ha varit elektrondonatorn. År 2020 visade ett team av kollaboratörer att denna reaktion kan uppstå spontant och drivas av miljöförhållanden som liknar djuphavs alkaliska hydrotermiska öppningar i det tidiga havet. De gjorde detta med hjälp av mikrofluidisk teknologi, enheter som manipulerar små volymer vätskor för att utföra experiment genom att simulera alkaliska ventiler.
Denna väg är slående lik hur många moderna bakterie- och arkeala celler (encelliga organismer utan kärnor) fungerar.
I moderna celler följs kolfixering av en kaskad av kemiska reaktioner som sätter ihop eller bryter ner molekyler, i invecklade metaboliska nätverk som drivs av enzymer.
Men forskare diskuterar fortfarande hur metabola reaktioner utvecklades före uppkomsten och utvecklingen av dessa enzymer. 2019 fick ett team från universitetet i Strasbourg i Frankrike ett genombrott. De visade att järnhaltigt järn, en typ av järn som fanns i överflöd i tidiga jordskorpan och havet, kunde driva nio av 11 steg i Krebs-cykeln. Krebs-cykeln är en biologisk väg som finns i många levande celler.
Här fungerade järnhaltigt järn som elektrondonator för kolfixering, vilket drev kaskaden av reaktioner. Reaktionerna producerade alla fem universella metaboliska prekursorerna – fem molekyler som är grundläggande över olika metaboliska vägar i alla levande organismer.
Att förstå bildandet av livets byggstenar och deras invecklade reaktioner är ett stort steg framåt för att förstå livets uppkomst.
Men oavsett om de utspelade sig i varma källor på land eller i djuphavet, skulle dessa reaktioner inte ha gått långt utan ett cellmembran. Cellmembran spelar en aktiv roll i en primitiv cells biokemi och dess koppling till miljön.
Moderna cellmembran består mestadels av föreningar som kallas fosfolipider, som innehåller ett hydrofilt huvud och två hydrofoba svansar. De är strukturerade i dubbelskikt, med de hydrofila huvudena pekar utåt och de hydrofoba svansarna pekar inåt.
Forskning har visat att vissa komponenter i fosfolipider, såsom fettsyrorna som utgör svansarna, kan självmontera i dessa dubbelskiktsmembran under en rad miljöförhållanden. Men fanns dessa fettsyror på den tidiga jorden? Ny forskning från Newcastle University, Storbritannien ger ett intressant svar. Forskare återskapade den spontana bildningen av dessa molekyler genom att kombinera H₂-rika vätskor, sannolikt närvarande i gamla alkaliska hydrotermiska ventiler, med CO2 -rikt vatten som liknar det tidiga havet.
Detta genombrott överensstämmer med hypotesen att stabila fettsyramembran kunde ha sitt ursprung i alkaliska hydrotermiska ventiler, potentiellt utvecklas till levande celler. Författarna spekulerade i att liknande kemiska reaktioner skulle kunna utspela sig i de underjordiska oceanerna av isiga månar, som tros ha hydrotermiska ventiler som liknar de terrestra.
Var och en av dessa upptäckter lägger till en ny bit till pusslet om livets ursprung. Oavsett vilka som har visat sig vara korrekta, ger kontrasterande teorier fart på sökandet efter svar.
Som Charles Darwin skrev:"Falska fakta är mycket skadliga för vetenskapens framsteg, eftersom de ofta består länge:men falska åsikter, om de stöds av vissa bevis, skadar inte mycket, för alla tar ett välgörande nöje i att bevisa sin falskhet; och när detta är gjort, är en väg mot fel stängd och vägen till sanningen öppnas ofta samtidigt."
Tillhandahålls av The Conversation
Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln. 
