Een nieuwe studie onder leiding van ANU heeft licht geworpen op hoe de vroegste vormen van leven zich ongeveer vier miljard jaar geleden op aarde ontwikkelden.

Een grote vooruitgang op eerder werk, de studie vond een verbinding die vaak wordt gebruikt in haarbleekmiddel, waterstof peroxide, maakte de uiteindelijke opkomst van het leven mogelijk.

Hoofdonderzoeker universitair hoofddocent Rowena Ball van ANU zei dat waterstofperoxide het essentiële ingrediënt was in rotsporiën rond warmte-openingen onder water die een reeks chemische reacties op gang brachten die leidden tot de eerste vormen van leven.

"De oorsprong van het leven is een van de moeilijkste problemen in de hele wetenschap, maar het is ook een van de belangrijkste " zei Dr Ball van het Mathematical Sciences Institute en Research School of Chemistry aan de ANU.

Het onderzoeksteam maakte een model met waterstofperoxide en poreus gesteente dat de dynamische, rommelige omgeving die de oorsprong van het leven herbergde.

"Waterstofperoxide speelde meerdere rollen bij het ontstaan ​​van levende systemen, en deze studie onderzocht hoe het zorgde voor de willekeurig fluctuerende temperaturen en pH-niveaus die nodig zijn om de productie van een chemische wereld te stimuleren die het leven op aarde mogelijk maakte, ' zei dokter Ball.

"Onze simulaties onthullen het belang van lange rotsporiën of lange, onderling verbonden poreuze structuren die het creëren van lange, grote moleculen."

Het onderzoek gaat verder dan eerdere studies door de stroom van reactieve soorten door poreus gesteente te modelleren in plaats van door een enkele porie.

Dr. Ball zei dat de hoge temperatuurschommelingen niet te hoog mogen oplopen of te vaak mogen voorkomen.

"Het systeem moet voldoende tijd doorbrengen bij hogere temperaturen om essentiële synthetische reacties uit te voeren, maar niet zozeer dat de reactanten volledig worden verbruikt of vernietigd. We noemen dit de 'Goldilocks'-verdeling, " ze zei.

"Dit geeft ons effectief de 'fundamentele vergelijking van het leven'. Het zegt dat om het leven te beginnen en te volharden, de habitat moet een specifiek bereik van temperatuurschommelingen vertonen."

Dit resultaat biedt nieuwe en waardevolle richtlijnen in de zoektocht naar buitenaards leven.

Waterstofperoxide bevorderde ook de evolutie van enzymen die catalasen worden genoemd en die een tweede gebeurtenis van de 'oorsprong van het leven' voorkwamen.

"De alomtegenwoordige aanwezigheid van het leven, en dus katalasen, in alle bewoonbare omgevingen voorkomen dat waterstofperoxide zich overal voldoende ophoopt om een ​​tweede oorsprongsgebeurtenis te veroorzaken, ' zei dokter Ball.

"Evolutie kan worden gezien als het verbranden van een opeenvolging van kleine bruggen. Maar het eerste cellulaire leven vernietigde waarschijnlijk een van de belangrijkste bruggen, degene die de levende en niet-levende moleculaire werelden overspande.

"Elke kans om die brug te herbouwen werd permanent weggevaagd door de persistentie van katalasen gedurende de daaropvolgende evolutie."

De studie is gepubliceerd in het internationale tijdschrift Royal Society Open Science .