Onderzoekers hebben lang geprobeerd de oorsprong van het leven op aarde te begrijpen. Een nieuwe studie uitgevoerd door wetenschappers van het Institute for Advanced Study, het Earth-Life Science Institute (ELSI), en de Universiteit van New South Wales, onder andere deelnemende instellingen, markeert een belangrijke stap voorwaarts in de poging om de chemische oorsprong van het leven te begrijpen. De bevindingen van deze studie laten zien hoe "continue reactienetwerken" in staat zijn RNA-precursoren te produceren en mogelijk uiteindelijk RNA zelf - een cruciale brug naar het leven. De studie is gepubliceerd door Proceedings van de National Academy of Sciences .

Hoewel veel van de mechanismen die het leven voortplanten goed worden begrepen, de overgang van een prebiotische aarde naar het tijdperk van de biologie blijft gehuld in mysterie. Eerdere experimenten hebben aangetoond dat eenvoudige organische verbindingen kunnen worden geproduceerd uit de reacties van chemicaliën waarvan wordt aangenomen dat ze bestaan ​​in de primitieve aardse omgeving. Echter, veel van deze experimenten waren gebaseerd op gecoördineerde interventies van onderzoekers. Deze studie gaat verder door een model te gebruiken dat minimaal wordt gemanipuleerd om een ​​natuurlijke omgeving zo nauwkeurig mogelijk te simuleren.

Om dit werk uit te voeren, het team legde een mengsel van zeer eenvoudige kleine moleculen bloot:gewoon keukenzout, ammoniak, fosfaat, en waterstofcyanide - tot een bron van gammastraling met hoge energie. Deze omstandigheden simuleren radioactieve omgevingen die mogelijk worden gemaakt door natuurlijk voorkomende radioactieve mineralen, die waarschijnlijk veel vaker voorkwamen op de vroege aarde. Het team liet de reacties ook met tussenpozen uitdrogen, simuleren van verdamping in ondiepe plassen en stranden. Deze experimenten leverden een verscheidenheid aan verbindingen op die mogelijk belangrijk waren voor het ontstaan ​​van leven, waaronder voorlopers van aminozuren en andere kleine verbindingen waarvan bekend is dat ze bruikbaar zijn voor het produceren van RNA.

De auteurs gebruiken de term "continu reactienetwerk" om een ​​omgeving te beschrijven waarin tussenproducten niet worden gezuiverd, bijproducten worden niet verwijderd, en er worden geen nieuwe reagentia toegevoegd na de initiële uitgangsmaterialen. Met andere woorden, de synthese van moleculen vindt plaats in een dynamische omgeving waarin voortdurend zeer uiteenlopende verbindingen worden gevormd en vernietigd, en deze producten reageren met elkaar om nieuwe verbindingen te vormen.

Jim Kleeft, frequente IAS-bezoeker en ELSI-professor, verklaarde, "Dit soort continue reactienetwerken kan heel gewoon zijn in de chemie, maar we beginnen nu pas met het bouwen van de tools om te detecteren, meeteenheid, en begrijp ze. Er staat ons veel spannend werk te wachten."

Toekomstige werkzaamheden zullen gericht zijn op het in kaart brengen van reactieroutes voor andere chemische stoffen en het testen of verdere cycli van radiolyse gevolgd door opdrogen chemische producten van hogere orde kunnen genereren. Het team gelooft dat deze modellen kunnen helpen bepalen welke primitieve planetaire omgevingen het meest bevorderlijk zijn voor de vorming van complexe moleculen. Deze studies kunnen op hun beurt andere wetenschappers helpen de beste plaatsen te identificeren om buiten de aarde naar leven te zoeken.