Der Ursprung des Lebens auf der Erde bleibt ein Rätsel, aber wir entdecken langsam die notwendigen Schritte und Zutaten. Wissenschaftler glauben, dass das Leben in einer Ursuppe aus organischen Chemikalien und Biomolekülen auf der frühen Erde entstand und schließlich tatsächlich lebende Organismen hervorbrachte.

Es wird seit langem vermutet, dass einige dieser Komponenten möglicherweise aus dem Weltraum geliefert wurden. Und jetzt eine neue Studie veröffentlicht In Fortschritt der WissenschaftEr erklärt, dass sich eine spezielle Gruppe von Molekülen, sogenannte Peptide, unter Weltraumbedingungen leichter bilden kann als auf der Erde. Dies bedeutet, dass es möglicherweise über Meteoriten oder Kometen auf die frühe Erde gelangt ist und dass sich möglicherweise auch anderswo Leben gebildet hat.

Die Lebensfunktionen unserer Zellen (und der Zellen aller lebenden Organismen) werden durch große, komplexe (organische) Moleküle auf Kohlenstoffbasis, sogenannte Proteine, unterstützt. Wie wir die große Vielfalt an Proteinen herstellen, die wir zum Überleben brauchen, ist in unserer DNA, die selbst ein großes, komplexes organisches Molekül ist, kodiert.

Diese komplexen Moleküle setzen sich jedoch aus einer Vielzahl kleiner, einfacher Moleküle wie Aminosäuren zusammen, die als Bausteine ​​des Lebens bezeichnet werden.

Um den Ursprung des Lebens zu erklären, müssen wir verstehen, wie und wo diese Bausteine ​​entstehen und unter welchen Bedingungen sie sich spontan zu komplexeren Strukturen zusammenfügen. Schließlich müssen wir den Schritt verstehen, der es ermöglicht, ein sich selbst reproduzierendes endliches System, einen Organismus, zu werden.

Diese neueste Studie gibt Aufschluss darüber, wie einige dieser Strukturelemente entstanden und zusammengebaut wurden und wie sie auf der Erde landeten.

Schritte zum Leben

DNA besteht aus ca 20 verschiedene Aminosäuren. Wie Buchstaben des Alphabets sind sie in der Doppelhelix-Struktur der DNA in unterschiedlichen Kombinationen angeordnet, um unseren genetischen Code zu kodieren.

Peptide sind ebenfalls eine Gruppe von Aminosäuren in einer kettenartigen Struktur. Peptide Sie können aus nur zwei Aminosäuren bestehen, aber auch aus Hunderten von Aminosäuren bestehen.

Der Zusammenbau von Aminosäuren zu Peptiden ist ein wichtiger Schritt, da Peptide Funktionen wie das „Katalysieren“ oder Verstärken lebenswichtiger Reaktionen übernehmen. Sie sind auch Kandidatenmoleküle, die weiter zu frühen Versionen von Membranen zusammengesetzt werden können und funktionelle Moleküle in zellähnlichen Strukturen einschließen.

Trotz ihrer möglicherweise wichtigen Rolle bei der Entstehung des Lebens war es für Peptide jedoch nicht sehr einfach, sich unter den Umweltbedingungen der frühen Erde spontan zu bilden. Tatsächlich die Wissenschaftler, die hinter der aktuellen Studie standen zuvor gezeigt Die kalten Bedingungen im Weltraum eignen sich tatsächlich besser für die Bildung von Peptiden.

In der sehr geringen Dichte von Wolken aus Partikeln und Staubpartikeln in einem Teil des Weltraums, der als interstellares Medium bezeichnet wird (siehe oben), können einzelne Kohlenstoffatome zusammen mit Kohlenmonoxid- und Ammoniakmolekülen an der Oberfläche von Staubkörnern haften. Anschließend reagieren sie unter Bildung von Aminosäure-ähnlichen Molekülen. Wenn diese Wolke dichter wird und auch Staubpartikel beginnen, zusammenzukleben, können sich diese Partikel zu Peptiden zusammenlagern.

In ihrer neuen Studie untersuchten Wissenschaftler die dichte Umgebung staubiger Scheiben, aus der schließlich ein neues Sonnensystem mit einem Stern und Planeten entsteht. Diese Scheiben entstehen, wenn Wolken unter dem Einfluss der Schwerkraft plötzlich zusammenbrechen. In dieser Umgebung sind die Wassermoleküle stärker verteilt und bilden Eis auf der Oberfläche aller wachsenden Molekülklumpen, das die Reaktionen zur Bildung von Peptiden verhindern kann.

Durch die Simulation von Reaktionen, die im Labor wahrscheinlich im interstellaren Medium ablaufen würden, zeigte die Studie, dass die Bildung von Peptiden zwar leicht reduziert, aber nicht verhindert wurde. Wenn sich Gestein und Staub zu größeren Objekten wie Asteroiden und Kometen verbinden, erhitzen sich diese Objekte stattdessen und ermöglichen die Bildung von Flüssigkeiten. Dies fördert die Peptidbildung in diesen Flüssigkeiten und es gibt eine natürliche Selektion für weitere Reaktionen, die zu komplexeren organischen Molekülen führen. Diese Prozesse könnten während der Entstehung unseres Sonnensystems stattgefunden haben.

Viele lebenswichtige Elemente wie Aminosäuren, Lipide und Zucker können in der Weltraumumgebung gebildet werden. Viele davon wurden in Meteoriten entdeckt.

Da die Bildung von Peptiden im Weltraum effizienter ist als auf der Erde und weil sie sich in Kometen ansammeln können, könnten ihre Einschläge auf der frühen Erde für Ladungen gesorgt haben, die die Schritte zur Entstehung des Lebens auf der Erde vorangetrieben haben.

Was bedeutet das alles für unsere Chancen, außerirdisches Leben zu finden? Nun, die Bausteine ​​des Lebens sind im gesamten Universum verfügbar. Wie genau die Bedingungen sind, die erforderlich sind, damit sie sich selbst zu Organismen zusammenfügen können, ist noch eine offene Frage. Sobald wir das wissen, werden wir eine gute Vorstellung davon haben, wie weitverbreitet das Leben ist oder nicht.