Ny teori: Vulkaner tændte livets gnist

Forskere fra Foundation for Applied Molecular Evolution i USA blandede en cocktail af organiske molekyler for at efterligne de indledende skridt til livets opståen. Det har andre forskere gjort før.

Men som noget nyt tilsatte de amerikanske forskere en ekstra ingrediens, som på nærmest magisk vis gjorde en kæmpe forskel.

Ingrediensen er såkaldt basaltisk glas, som opstår, når lava køles hurtigt ned, fx i mødet med vand. Med tilskuddet af glasset lykkedes det at frembringe lange rna-­strenge, som ifølge den fremherskende teori var rygraden i det tidligste liv.

Rna udfylder alle funktioner

I dag er alt liv baseret på dna-molekylet, som indeholder cellernes genetiske information. Dna er opbygget som en snoet dobbeltstreng og indeholder rækker af fire forskellige byggesten – såkaldte nukleotider – som hver bærer en base.

Nukleotiderne kaldes også for bogstaverne i det genetiske alfabet, fordi de danner forskellige koder, ligesom rækkefølgen af bogstaver kan danne forskellige ord.

Rna indeholder også nukleotider, men består i modsætning til dna kun af én streng.

Rna spiller en afgørende rolle for, at celler kan fungere, fordi rna overfører den genetiske information fra dna’et til cellens proteinfabrikker, de såkaldte ribosomer. Ud fra den genetiske opskrift i rna’et fremstiller ribo­somerne proteiner, som udfører vigtige opgaver i cellerne.

Men rna har flere talenter end blot at være budbringer. Rna-strenge kan folde sig på bestemte måder, så de får andre funktioner og bl.a. selv kan producere proteiner og skabe kopier af sig selv.

Evnen til at udføre flere af de centrale livsprocesser har banet vej for en teori om, at rna var den oprindelige motor i de første primitive livsformer.

Teorien kaldes “rna-verdenshypotesen”, og pointen i den er netop, at rna tog sig af alle de opgaver, dna og proteiner varetager i nutidige livsformer. Dermed skulle der kun én “opfindelse” – rna – til for at sætte livet i gang.

Teoriens svaghed er dog, at den ikke gør rede for, hvordan det allerførste rna opstod. Derfor har forskere ivrigt ledt efter betingelser, som fører til spontan dannelse af rna. Og det har ført til flere meget forskelligartede bud.

Et nyt bud på livets vugge

Nogle forskere mener således, at det første rna opstod i små søer, der vekslede mellem udtørring og genopfyldning. Idéen er, at de konstante skift har fremmet sammensætningen af rna-­strengene.

Et andet bud er, at det første rna blev dannet ved varme kildevæld i dybhavet. Omkring kilderne findes der mineralrige, skorstenslignende strukturer, som kan have isoleret og koncentreret de organiske molekyler, der indgår i rna. Simuleringer har vist, at det kan føre til dannelse af rna, men kun i meget korte strenge.

Endelig bygger en tredje teori på, at iskrystaller kan have fremmet dannelsen af rna-strengene. Rna er mere stabilt ved lave temperaturer, og forsøg har vist, at rna er bedre til at løse proteinernes opgaver under frosne betingelser. Det er dog usandsynligt, at der var is på kloden, da de første rna-molekyler dukkede op.

Den nye teori, hvor basaltisk glas spiller en hovedrolle, stemmer bedre overens med de forhold, som herskede på Jorden ved livets opståen for omkring fire milliarder år siden.

De voldsomme vulkanudbrud over hele kloden bidrog med en overflod af basaltisk glas, som kan have været den afgørende faktor i dannelsen af rna-strengene. Glasset har fremmet de kemiske reaktioner uden selv at indgå i dem – og altså været en såkaldt katalysator.

De amerikanske forskere anført af molekylærbiologen Elisa Biondi har gennemført en række forsøg med prøver af fire forskellige typer glas, heriblandt det basaltiske. Prøverne blev pulveriseret og steriliseret, før de blev tilsat en vandopløsning med de fire byggesten i rna.

Blandingerne fik herefter lov at passe sig selv i op til otte måneder. I løbet af perioden udtog forskerne små prøver og analyserede indholdet.

Analyserne afslørede, at der i prøverne med basaltisk glas var store rna-molekyler med op til 200 nukleotider, mens der i de andre prøver ikke var rna til stede.

“Vi ville undersøge muligheden for at sammensætte nukleotider, men at vi fandt så store rna-molekyler, var meget uventet. Vi var både overraskede og begejstrede,” fortæller Biondi.

Faktisk var resultaterne så overvældende, at forskerne næsten ikke turde tro på dem. De gentog derfor forsøgene adskillige gange og lod blandingerne stå i længere og længere tid. Men der var ingen tvivl: Blandingen af nukleotider og basaltisk glas resulterede i store rna-molekyler.

Forsøget demonstrerer dermed, hvordan de første komplekse rna-molekyler kan være opstået helt spontant.

Meteorer såede livets frø

Det næste spørgsmål, som melder sig, er, hvor byggestenene til rna, nukleotiderne, og deres tilhørende baser kom fra.

Det er muligt, at de er dannet på Jorden, men måske mere sandsynligt, at de er blevet til i rummet. I meteoritter har forskere fundet alle de fire baser, som indgår i rna, så livets basale byggesten kan meget vel være importeret udefra.

På trods af at forskerne nu står med en mulig forklaring på, hvordan rna-verdenen opstod, kan de ikke være sikre på, at det virkelig var sådan, det gik til.

“Vores resultater er stærke beviser på en rna-verden. Måske vil vi aldrig formå at beskrive, præcis hvordan livet opstod helt ned til mindste detalje, men vi kan kortlægge de principper, der lagde grund til processen,” forklarer Elisa Biondi.

Her på Jorden er det basaltiske glas, som eksisterede ved livets fødsel, for længst forsvundet. De tektoniske kræfter sørger løbende for at trække materiale fra Jordens overflade dybt ned i undergrunden, så eventuelle spor af rna-verdenen vil være tabt for altid.

Derfor skal vi måske rette blikket mod vores nabo i Solsystemet for at opklare, hvordan de døde byggesten samlede sig til det første liv. I modsætning til Jorden har Mars ikke pladetektonik, så her ligger ældgammelt basaltisk glas stadig frit tilgængeligt i overfladen.

Mars havde for fire milliarder år siden et varmere klima, aktive vulkaner og vand på overfladen og var som Jorden udsat for hyppige nedslag af meteorer.

Livet kan dermed i princippet lige så godt være opstået på Mars, og måske er det her, vi finder svaret på, hvordan livet blev til på vores egen planet.