Livet på jorden började någonstans mellan 3,7 och 4,5 miljarder år sedan, efter att meteoriter plaskade ner och läckte ut väsentliga element i varma små dammar, säger forskare vid McMaster University och Max Planck Institute i Tyskland. Deras beräkningar tyder på att våta och torra cykler bundna grundläggande molekylära byggstenar i dammarnas näringsrika buljong till självreplikerande RNA-molekyler som utgjorde den första genetiska koden för liv på planeten.

Forskarna baserar sin slutsats på uttömmande forskning och beräkningar med aspekter av astrofysik, geologi, kemi, biologi och andra discipliner. Även om konceptet "varma små dammar" har funnits sedan Darwin, forskarna har nu bevisat sin rimlighet genom många evidensbaserade beräkningar.

Huvudförfattare Ben K.D. Pearce och Ralph Pudritz, både av McMaster's Origins Institute och avdelningen för fysik och astronomi, säg tillgängliga bevis tyder på att livet började när jorden fortfarande tog form, med kontinenter som kommer från haven, meteoriter som spränger planeten - inklusive de som bär livets byggstenar - och inget skyddande ozon för att filtrera solens ultravioletta strålar.

"Ingen har faktiskt kört beräkningen tidigare, "säger Pearce." Det här är en ganska stor början. Det är ganska spännande. "

"Eftersom det finns så många inmatningar från så många olika fält, det är lite fantastiskt att allt hänger ihop, ”Säger Pudritz.” Varje steg ledde mycket naturligt till nästa. Att få dem alla att leda till en klar bild i slutändan är att säga att det är något rätt med det här. "

Deras arbete, med medarbetarna Dmitry Semenov och Thomas Henning från Max Planck Institute for Astronomy, har publicerats idag i Proceedings of the National Academy of Science .

"För att förstå livets ursprung, vi måste förstå Jorden som den var för miljarder år sedan. Som vår studie visar, astronomi utgör en viktig del av svaret. Detaljerna om hur vårt solsystem bildades har direkta konsekvenser för livets ursprung på jorden, säger Thomas Henning, från Max Planck Institute for Astronomy och en annan medförfattare.

Livets gnista, författarna säger, var skapandet av RNA -polymerer:de väsentliga komponenterna i nukleotider, levereras av meteoriter, uppnå tillräckliga koncentrationer i dammvatten och bindas samman när vattennivåerna sjönk och steg genom nederbördscykler, avdunstning och dränering. Kombinationen av våta och torra förhållanden var nödvändig för bindning, säger tidningen.

I vissa fall, forskarna tror, gynnsamma förhållanden fick några av dessa kedjor att vika och spontant replikera sig genom att dra andra nukleotider från sin miljö, uppfyller ett villkor för definitionen av liv. Dessa polymerer var ofullkomliga, som kan förbättras genom darwinistisk utveckling, uppfyller det andra villkoret.

"Det är den heliga gralen för experimentell kemi från livets ursprung, säger Pearce.

Den rudimentära livsformen skulle ge upphov till den slutliga utvecklingen av DNA, den genetiska planen för högre livsformer, som skulle utvecklas mycket senare. Världen skulle bara ha bebodts av RNA-baserat liv tills DNA utvecklades.

"DNA är för komplext för att ha varit den första aspekten av livet som uppstod, "Säger Pudritz." Det fick börja med något annat, och det är RNA. "

Forskarnas beräkningar visar att de nödvändiga förutsättningarna fanns i tusentals dammar, och att nyckelkombinationerna för livsbildning var mycket mer sannolikt att ha kommit ihop i sådana dammar än i hydrotermiska ventiler, där den ledande rivaliserande teorin hävdar att livet började i sprudlande sprickor i havsbotten, där elementen i livet samlades i sprängningar av uppvärmt vatten. Författarna till det nya papperet säger att sådana förhållanden osannolikt skulle skapa liv, eftersom bindningen som krävs för att bilda RNA behöver både våta och torra cykler.

Beräkningarna verkar också eliminera rymdstoft som källa till livsgenererande nukleotider. Även om sådant damm verkligen bär rätt material, det satte dem inte i tillräcklig koncentration för att skapa liv, forskarna har bestämt. Just då, tidigt i solsystemets liv, meteoriter var mycket vanligare, och kunde ha landat i tusentals dammar, bär livets byggstenar. Pearce och Pudritz planerar att sätta teorin på prov nästa år, när McMaster öppnar sitt Origins of Life-laboratorium som kommer att återskapa förhållandena före livet i en sluten miljö.

"Vi är glada över att vi kan sätta ihop en teoretisk uppsats som kombinerar alla dessa trådar, gör tydliga förutsägelser och erbjuder tydliga idéer som vi kan ta till laboratoriet, "Säger Pudritz.