När man försöker förstå livets ursprung på jorden, forskare stöter på en paradox:medan vatten är ett oumbärligt lösningsmedel för alla kända livsformer som finns idag, vatten hämmar också bildandet av strängliknande kedjor av nukleinsyrapolymerer såsom RNA som sannolikt var föregångare till liv. Detta väcker frågan:hur kunde nukleinsyrorna ha bildats i första hand? En lösning på denna "vattenparadox" är att livet kan ha sitt ursprung i något annat än vatten, och först senare anpassad till närvaron av vatten.

"Vi är fascinerade av möjligheten att vattenbaserat liv kan ha sitt ursprung utan vatten alls, "Zachary Adam, en forskare vid Harvard University, berättade Phys.org .

Adam och andra har undersökt en ledande kandidat för ett vattenalternativ som kallas formamid, en klar vätska som består av väte, syre, kol, och kväve. Formamid gynnar inte bara polymerbindningsbildning mer än vatten, det reagerar också med andra molekyler för att bilda nukleobaser, aminosyror, och några av de andra basiska föreningarna som behövs för att tillverka nukleinsyror.

Men det finns ett uppenbart problem med detta förslag:formamid förekommer inte naturligt i någon betydande mängd någonstans på jorden. Även om formamid används i stor utsträckning inom industrin som lösningsmedel för tillverkning av läkemedel och bekämpningsmedel, all denna formamid produceras syntetiskt.

Formamid finns i rymden, dock, som tidigare har motiverat forskare att föreslå att den kan ha transporterats till jorden via kometer eller meteorer. Men det är osannolikt att detta scenario kunde ha producerat den stora, koncentrerade reservoarer av formamid som behövs för att livets föregångare ska bildas.

Nu i en ny artikel publicerad i Vetenskapliga rapporter , ett team av forskare, ledd av Adam och medförfattaren Masashi Aono vid Keio University och Tokyo Institute of Technology, har visat möjligheten att formamid kan ha producerats i överflöd genom strålning i vissa fickor på den tidiga jorden.

I experiment, forskarna bestrålade vätecyanid och acetonitril - två kemikalier som förekommer på tidig jord - med gammastrålning. De fann att formamid var en av de stora produkterna.

Även om forskarna i sina experiment använde en cylinder med kobolt-60 för att producera gammastrålar, de föreslår att strålningen på tidig jord kan ha kommit från radioaktiva mineralfyndigheter (finns idag på stränder världen över) eller uranfissionszoner. Endast en region är för närvarande känd för att innehålla bevis för en liten handfull uranzoner som fanns i jordens geologiska historia - Oklo -regionen i Gabon, Afrika - men dessa zoner blev bara aktiva långt efter att livet uppstod.

Forskarna beräknade att, om liknande zoner fanns för 4 miljarder år sedan, en enda plats kunde ha producerat över 6 storleksordningar mer formamid över ett visst område än det som uppskattas genom leverans från kometer och meteoriter. Resultaten tyder på att radioaktiva mineralfyndigheter kan producera tillräckligt med formamid för att ackumuleras till höga koncentrationer, som kunde ha bildat stora formamidreservoarer i vilka nukleinsyror kunde ha bildats som föregångare till de första levande organismerna.

"Ofta anses problemet med livets ursprung vara löst om vi kunde förstå hur prototypiska byggstenar i livet som biopolymerer och metaboliter kan bildas i troliga tidiga jordmiljöer, "Aono sa." Men vi är inte nöjda med detta sätt att tänka. Livet ska inte behandlas som en påse full av byggstenarna, men bör förstås som ett komplext nätverk av kemiska reaktioner. "

Som forskarna förklarar, strålning är särskilt unik som energikälla för livets ursprung jämfört med redoxkemi eller enkel uppvärmning. Som Adam sa, detta beror på att strålning "driver ett expansivt nätverk av reaktioner, inte bara en rad produkter för en rad ingångar. "

Självklart, forskarna har bara visat vad skulle kunna har hänt, och inte vad gjorde hända. I framtiden, de planerar att fortsätta studera alla möjliga scenarier för livets ursprung och undersöka sannolikheten för varje förekomst, och se vart bevisen leder.

"Vi försöker nu bedöma om hela nätverket av de drivna reaktionerna uppvisar attribut som finns i många olika skalor av komplexa levande system, såsom cellulära metaboliska nätverk, befolkningsdynamik, och till och med ekologiska relationer, "Sa Aono.

© 2018 Phys.org