Een wiskundig model heeft nieuwe inzichten opgeleverd over hoe de eerste levende organismen konden ontstaan ​​uit eenvoudige moleculen die op de vroege aarde werden gevonden. Het model suggereert dat de aanwezigheid van bepaalde mineralen, zoals ijzer, cruciaal kan zijn geweest bij het op gang brengen van het levensproces.

De bevindingen van de studie bouwen voort op de ideeën van Charles Darwin en andere wetenschappers, die stelden dat het leven begon met de opkomst van primitief replicerende moleculen zoals RNA in het verre verleden. RNA-moleculen zijn in staat tot zowel informatieopslag (dat wil zeggen sequenties van nucleotiden) als enzymatische activiteit, maar het is niet helemaal duidelijk hoe ze zijn ontstaan ​​uit niet-levende chemische componenten.

Het wiskundige model, gemaakt door onderzoekers van het Max Planck Instituut voor de Fysica van Complexe systemen, richt zich op een netwerk van reacties dat beschrijft hoe RNA-moleculen kunnen repliceren en strijden om hulpbronnen. De onderzoekers simuleren dit reactienetwerk onder verschillende omstandigheden, waarbij ze de effecten onderzoeken van parameters zoals de concentratie van organische bouwstenen en de beschikbaarheid van energiebronnen.

De simulaties van het model suggereren dat de aanwezigheid van bepaalde mineralen, zoals ijzer, een aanzienlijke invloed heeft gehad op het ontstaan ​​van zichzelf in stand houdende RNA-replicatiecycli. Het vermogen van ijzerionen om reacties te katalyseren waarbij moleculen betrokken zijn die bekend staan ​​als 'nucleotiden', essentiële componenten van RNA, maakte het tot een cruciale factor in de vroege stadia van het ontstaan ​​van het leven.

Omdat ijzer gemakkelijk complexen kan vormen met verschillende biochemische componenten, had het een geschikte omgeving kunnen bieden voor de vorming en interactie van nucleotiden. Dit zou de kansen hebben vergroot dat RNA-achtige structuren zich vormen en replicatie bereiken.

Het wiskundige model geeft verder aan dat de vroege RNA-replicatoren waarschijnlijk zeer flexibel waren, in staat waren mutaties te ondergaan en in de loop van de tijd nieuwe mogelijkheden te ontwikkelen. Deze flexibiliteit zou essentieel zijn geweest om te overleven in de uitdagende en evoluerende omstandigheden van de primitieve aarde.

Hoewel deze studie overtuigend bewijs levert voor de rol van mineralen zoals ijzer bij het ontstaan ​​van leven, is verder experimenteel onderzoek nodig om de voorspellingen van het model te valideren. Niettemin dragen de inzichten uit deze wiskundige modellering bij aan de bredere zoektocht naar inzicht in hoe de complexiteit van het leven zou kunnen zijn voortgekomen uit eenvoudige chemische componenten.