Wetenschappers van de Foundation for Applied Molecular Evolution hebben vandaag aangekondigd dat ribonucleïnezuur (RNA), een analoog van DNA dat waarschijnlijk het eerste genetische materiaal voor het leven was, zich spontaan vormt op basaltlavaglas. Dergelijk glas was 4,35 miljard jaar geleden overvloedig aanwezig op aarde. Vergelijkbare basaltstenen van deze oudheid overleven vandaag op Mars.

"Gemeenschappen die de oorsprong van het leven bestuderen, zijn de afgelopen jaren uiteengelopen", merkte Steven Benner op, een co-auteur van de studie die online verscheen in het tijdschrift Astrobiology .

"Een gemeenschap herbekijkt klassieke vragen met complexe chemische schema's die moeilijke chemie vereisen, uitgevoerd door ervaren chemici," legde Benner uit. "Hun prachtige knutselwerk verschijnt in merktijdschriften zoals Nature en Wetenschap ." Maar juist vanwege de complexiteit van deze chemie kan het onmogelijk verklaren hoe het leven daadwerkelijk op aarde is ontstaan.

Daarentegen hanteert de Foundation-studie een eenvoudiger benadering. De studie, geleid door Elisa Biondi, toont aan dat lange RNA-moleculen, 100-200 nucleotiden lang, worden gevormd wanneer nucleosidetrifosfaten niets anders doen dan door basaltglas sijpelen.

"Basaltisch glas was destijds overal op aarde", merkte Stephen Mojzsis op, een aardwetenschapper die ook aan het onderzoek deelnam. "Gedurende enkele honderden miljoenen jaren nadat de maan was gevormd, vormden frequente inslagen in combinatie met overvloedig vulkanisme op de jonge planeet gesmolten basaltlava, de bron van het basaltglas. Inslagen verdampten ook water om droog land te geven, waardoor watervoerende lagen ontstonden waar RNA had kunnen worden gevormd. "

Dezelfde effecten leverden ook nikkel op, waarvan het team aantoonde dat het nucleosidetrifosfaten van nucleosiden en geactiveerd fosfaat geeft, ook gevonden in lavaglas. Boraat (zoals in borax), ook uit het basalt, regelt de vorming van die trifosfaten.

Dezelfde impactoren die het glas vormden, verminderden ook tijdelijk de atmosfeer met hun metalen ijzer-nikkelkernen. RNA-basen, waarvan de sequenties genetische informatie opslaan, worden in dergelijke atmosferen gevormd. Het team had eerder aangetoond dat nucleosiden worden gevormd door een simpele reactie tussen ribosefosfaat en RNA-basen.

"Het mooie van dit model is zijn eenvoud. Het kan worden getest door middelbare scholieren in de scheikundeles", zegt Jan Špaček, die niet betrokken was bij deze studie, maar die een instrument ontwikkelt om buitenaardse genetische polymeren op Mars te detecteren. "Meng de ingrediënten, wacht een paar dagen en detecteer het RNA."

Dezelfde stenen lossen de andere paradoxen op bij het maken van RNA op een pad dat helemaal van eenvoudige organische moleculen naar het eerste RNA gaat. "Boraat regelt bijvoorbeeld de vorming van ribose, de 'R' in RNA," voegde Benner eraan toe. Dit pad gaat uit van eenvoudige koolhydraten die zich "niet" kunnen hebben gevormd in de atmosfeer boven de primitieve aarde. Deze werden gestabiliseerd door vulkanisch zwaveldioxide en regenden vervolgens naar de oppervlakte om reservoirs van organische mineralen te creëren.

Dit werk voltooit dus een pad dat RNA creëert van kleine organische moleculen die vrijwel zeker aanwezig waren op de vroege aarde. Een enkel geologisch model beweegt zich van één en twee koolstofmoleculen om RNA-moleculen te geven die lang genoeg zijn om de darwinistische evolutie te ondersteunen.

"Er blijven belangrijke vragen", waarschuwt Benner. "We weten nog steeds niet hoe alle RNA-bouwstenen dezelfde algemene vorm hebben gekregen, een relatie die bekend staat als homochiraliteit." Evenzo kunnen de koppelingen tussen de nucleotiden variabel zijn in het materiaal dat op basaltglas wordt gesynthetiseerd. De import hiervan is niet bekend.

Mars is relevant voor deze aankondiging omdat dezelfde mineralen, glazen en inslagen ook in die oudheid op Mars aanwezig waren. Mars heeft echter geen last gehad van continentale drift en platentektoniek die de meeste rotsen van de aarde ouder dan 4 miljard jaar begroeven. Zo blijven stenen uit de relevante tijd op het oppervlak van Mars. Recente missies naar Mars hebben alle benodigde stenen gevonden, inclusief boraat.

"Als het leven op aarde via dit eenvoudige pad is ontstaan, dan is het waarschijnlijk ook op Mars ontstaan", zei Benner. "Dit maakt het nog belangrijker om zo snel mogelijk leven op Mars te zoeken." + Verder verkennen

Een Mars-meteoriet toont bewijs van een enorme impact miljarden jaren geleden