Var kom livet ifrån? På senare år har många forskare har skiftat från att gynna en "ursoppa" i vattenpölar till hydrotermiska ventiler djupt i havet som den ursprungliga livskällan på jorden. Men ett av de största problemen med denna idé är att forskare inte har kunnat återskapa i labbet en av nyckelprocesserna som skulle ha varit involverade om denna teori var sann.

Specifikt, de har inte kunnat bilda enkla cellmembran under havsvattenliknande förhållanden, som de flesta håller med om skulle ha krävts för att skapa de första levande organismerna. Men mina kollegor och jag har nyligen visat, i en artikel i Nature Ecology and Evolution, att kombinationen av molekyler som forskare har använt för att återskapa dessa membran återspeglar inte de komponenter som skulle ha varit tillgängliga vid den tiden. Faktiskt, vi hittade det, med rätt ingredienser, havets ventilationsförhållanden är faktiskt nödvändiga för att bilda vissa cellmembran.

Föreställ dig jorden för 4,5 miljarder år sedan. Perioden av geologisk historia som vi kallar Hadean var inte så helvetisk som vi en gång trodde. Det var inte ett hav av lava som drevs av otaliga vulkaner, även om de säkert fanns. Det var förmodligen mer som små områden med stenig yta omgiven av ett stort globalt vattenhav.

Men det var inte havet vi känner till idag. Det var varmare, surare och rikare på järn. Atmosfären var mestadels kväve, koldioxid och inget syre. Det fanns inte heller något liv. Men djupt nere på havets botten, något började hända.

Heta kemikalier som stiger upp genom havsbotten möjliggjorde en kemisk reaktion mellan väte och koldioxid, producerar enkla organiska föreningar. Dessa organiska molekyler reagerade och bildade allt mer komplexa föreningar. Dessa blev inkapslade i enkla cellmembran och växte ytterligare i komplexitet, producerar molekyler som kan bära information och så småningom DNA. Dessa var de första levande cellerna som kunde växa, dela och utvecklas.

Åtminstone kan det vara så livet på jorden började. Det finns fortfarande många olika teorier om hur och var livet började, inklusive de som föreslår hydrotermiska dammar, inlandsisar eller till och med yttre rymden. För att försöka förstå vilken av dessa inställningar som är mest trolig, forskare tar de olika komponenterna som är nödvändiga för livet och ser om vi kan hitta ett sätt att reproducera dem under olika förhållanden i labbet.

Vi försöker inte skapa liv, bara de olika bitarna det kräver. Alla kan inte hålla med om vad livet egentligen är, men en sak som många forskare inom detta område är överens om är att den första levande organismen skulle ha haft ett cellmembran.

Cellmembran består till största delen av fosfolipider, som är sammansatta av enkla molekyler inklusive fettsyror, isoprenoider och sockerarter. Fosfolipider produceras endast av levande organismer. Men fettsyror kan bildas i miljön genom reaktioner mellan stenar och vatten, och isoprenoider eller liknande molekyler kan också framställas på detta sätt.

Dessa enkla molekyler bildar membranstrukturer som kallas vesiklar, som är cellliknande genom att de bildar ett dubbelskiktsmembran som omger ett utrymme fullt med vatten. Det visar sig att vesiklar kan utföra många av samma funktioner som cellmembran. Detta har fått forskare från livets ursprung att undersöka möjligheten att vesikler kan ha varit de första cellmembranen, ger dem titeln "protoceller".

En hel del experiment har utförts på protoceller för att se om de klarar de miljöförhållanden som krävs för de första levande cellerna. Till exempel, de bildas lätt i vatten, kan kapsla in andra organiska molekyler, och den DNA-liknande molekylen RNA kan göras inuti dem. Ett stort problem är att dessa protoceller inte gillar salt. Faktiskt, de hatar det.

Forskare har visat att protoceller helt enkelt inte kommer att bildas i närvaro av koncentrationerna av natriumklorid, magnesium och kalcium som finns i havsvatten. Detta har fått vissa att hävda att livet omöjligt kunde ha börjat i havet.

Nödvändiga förutsättningar

Men jag och mina kollegor märkte något om all denna tidigare forskning. De konstgjorda protocellerna tillverkades av mellan en och tre typer av molekyler, även om experiment har visat att det skulle finnas många fler molekyler tillgängliga i urhavet.

När vi använde en kombination av 14 molekyler, vi fann att vi kunde bilda protoceller som kunde kapsla in organiska molekyler, även i blandningar av natriumklorid, magnesium och kalcium vid havsvattenkoncentrationer. Lösningarna måste vara runt 70°C och alkaliska, runt pH 12.

Vårt arbete visar inte bara att dessa protoceller kan bildas under de förhållanden som skapas av hydrotermiska ventiler, men att de faktiskt behöver dessa förutsättningar för att överleva. Detta bevisar inte att livet började i ventilerna, men det förnyar möjligheten att det gjorde det. Det är också relevant för sökandet efter liv på andra planeter. Det är möjligt att alkaliska hydrotermiska öppningar finns på botten av haven på Jupiters och Saturnus isiga månar.

Dock, problemet med livets ursprung är inte löst ännu, med pågående lovande forskning från flera olika teorier. Det är en mycket spännande tid för fältet och vi närmar oss sakta svaret på en av livets mest grundläggande frågor. Vi har visat att membran kan bildas där det tidigare var omöjligt. Vem vet vad som kommer att visa sig möjligt i framtiden? Som bevis byggs för var och en av dessa teorier, så småningom kommer det att bli klart vilken miljö som var den mest sannolika platsen för livets uppkomst.

Den här artikeln är återpublicerad från The Conversation under en Creative Commons-licens. Läs originalartikeln.