Wanneer we proberen de oorsprong van het leven op aarde te begrijpen, onderzoekers stuiten op een paradox:terwijl water een onmisbaar oplosmiddel is voor alle bekende levensvormen die tegenwoordig bestaan, water remt ook de vorming van sliertjesachtige ketens van nucleïnezuurpolymeren zoals RNA die waarschijnlijk de voorlopers van het leven waren. Dit roept de vraag op:hoe hebben de nucleïnezuren zich in de eerste plaats kunnen vormen? Een oplossing voor deze "waterparadox" is dat het leven misschien is ontstaan ​​in iets anders dan water, en pas later aangepast aan de aanwezigheid van water.

"We zijn gefascineerd door de mogelijkheid dat het leven op waterbasis zonder water is ontstaan, "Zachary Adam, een onderzoeker aan de Harvard-universiteit, vertelde Phys.org .

Adam en anderen hebben onderzoek gedaan naar een leidende kandidaat voor een wateralternatief genaamd formamide, een heldere vloeistof die bestaat uit waterstof, zuurstof, koolstof, en stikstof. Formamide bevordert niet alleen de vorming van polymeerbindingen meer dan water, het reageert ook met andere moleculen om nucleobasen te vormen, aminozuren, en enkele van de andere basische verbindingen die nodig zijn om nucleïnezuren te maken.

Maar er is een in het oog springend probleem met dit voorstel:formamide komt van nature nergens in significante hoeveelheden voor op aarde. Hoewel formamide in de industrie veel wordt gebruikt als oplosmiddel voor het maken van geneesmiddelen en pesticiden, al dit formamide wordt synthetisch geproduceerd.

Formamide bestaat in de ruimte, echter, wat eerder onderzoekers heeft gemotiveerd om te suggereren dat het mogelijk via kometen of meteoren naar de aarde is getransporteerd. Maar het is onwaarschijnlijk dat dit scenario de grote, geconcentreerde reservoirs van formamide die nodig zijn om de voorlopers van het leven te vormen.

Nu in een nieuw artikel gepubliceerd in Wetenschappelijke rapporten , een team van onderzoekers, geleid door Adam en co-auteur Masashi Aono aan de Keio University en het Tokyo Institute of Technology, hebben de mogelijkheid aangetoond dat formamide in overvloed kan zijn geproduceerd door straling in sommige delen van de vroege aarde.

Bij experimenten, de onderzoekers bestraalden waterstofcyanide en acetonitril - twee chemicaliën die op de vroege aarde aanwezig waren - met gammastraling. Ze ontdekten dat formamide een van de belangrijkste producten was.

Hoewel de onderzoekers in hun experimenten een cilinder van kobalt-60 gebruikten om de gammastralen te produceren, ze suggereren dat de straling op de vroege aarde afkomstig kan zijn van radioactieve minerale afzettingen (die tegenwoordig op stranden over de hele wereld te vinden zijn) of uraniumsplijtingszones. Van slechts één regio is momenteel bekend dat deze bewijs bevat van een klein handjevol uraniumzones die bestonden in de geologische geschiedenis van de aarde:de Oklo-regio in Gabon, Afrika, maar deze zones werden pas actief lang nadat het leven was ontstaan.

De onderzoekers berekenden dat, als soortgelijke zones 4 miljard jaar geleden bestonden, een enkele site had meer dan 6 orden van grootte meer formamide kunnen produceren over een bepaald gebied dan geschat door de levering van kometen en meteorieten. De resultaten suggereren dat radioactieve minerale afzettingen voldoende formamide kunnen produceren om zich op te hopen tot hoge concentraties, die grote formamidereservoirs hadden kunnen vormen waarin zich nucleïnezuren hadden kunnen vormen als voorlopers van de eerste levende organismen.

"Vaak wordt het probleem van de oorsprong van het leven als opgelost beschouwd als we zouden begrijpen hoe prototypische bouwstenen van het leven zoals biopolymeren en metabolieten zich zouden kunnen vormen in plausibele vroeg-aardse omgevingen, "Zei Aono. "Maar we zijn niet tevreden met deze manier van denken. Het leven moet niet worden behandeld als een zak vol bouwstenen, maar moet worden begrepen als een complex netwerk van chemische reacties."

Zoals de onderzoekers uitleggen, straling is bijzonder uniek als energiebron voor het ontstaan ​​van leven in vergelijking met redoxchemie of eenvoudige verwarming. Zoals Adam zei, dit komt omdat straling "een uitgebreid netwerk van reacties aanstuurt, niet alleen een reeks producten voor een reeks inputs."

Natuurlijk, de onderzoekers hebben alleen laten zien wat kon is gebeurd, en niet wat? deed gebeuren. In de toekomst, ze zijn van plan om door te gaan met het bestuderen van alle mogelijke scenario's voor de oorsprong van het leven en de aannemelijkheid van elk optreden te onderzoeken, en kijk waar het bewijs toe leidt.

"We proberen nu te beoordelen of het volledige netwerk van de aangedreven reacties attributen vertoont die op veel verschillende schalen van complexe levende systemen worden gevonden, zoals cellulaire metabole netwerken, bevolkingsdynamiek, en zelfs ecologische relaties, ' zei Aono.

© 2018 Fys.org