Een van de belangrijkste componenten van het leven zou zich kunnen vormen in de harten van kometen: ScienceAlert

Hoewel details tegenwoordig begrijpelijkerwijs schaars zijn, wordt aangenomen dat het leven op aarde ongeveer 4 miljard jaar geleden is ontstaan ​​uit een noodlottig mengsel van organische verbindingen dat bekend staat als de oersoep.

Hoe en waar de componenten van deze initiële biologische input zijn gecreëerd, is nog steeds een onderwerp van discussie, gezien de tijdlijn en de oppervlakteomstandigheden op de koude jonge aarde.

Basisstoffen zoals aminozuren, vetten en suikers kunnen zich in de diepten van de ruimte vormen, zo heeft recent onderzoek aangetoond en zijn al eerder ontdekt. Vroeg op aarde afgeleverd Via meteorieten en kometen.

Volgens een nieuwe studie door een team uit Duitsland en Frankrijk is dit scenario niet alleen plausibel, maar biedt het ook de meest waarschijnlijke verklaring voor de manier waarop de aarde bepaalde bouwstenen van het leven heeft verworven, waarvan sommige efficiënter in de interstellaire ruimte hadden kunnen ontstaan.

De studie richt zich specifiek op de vorming van peptiden, of korte ketens bestaande uit tussen de 2 en 50 aminozuren, verbonden door chemische bindingen die peptidebindingen worden genoemd.

Peptiden zijn de sleutel tot het leven op aarde. Ze zijn samengesteld uit unieke aminozuursequenties en vervullen diverse functies, zoals het katalyseren van een reeks biologische processen. De onderzoekers suggereren dat oude peptiden mogelijk ook een rol hebben gespeeld bij het vormen van de primitieve voorlopers van celmembranen.

De onderzoekers voegen eraan toe dat hoewel peptiden duidelijk belangrijk zijn bij het mogelijk maken van leven op aarde, de jonge planeet misschien geen geweldige omgeving heeft geboden voor hun vorming.

Ze leggen uit dat water een verstorend effect kan hebben op de vorming van peptiden uit chemische componenten, en dus dit deel van de abiogenese, of het ontstaan ​​van leven uit niet-levende materialen, kan hebben belemmerd.

Er is een verrassend vriendelijkere plek voor de vorming van peptiden: het interstellaire medium, een term die verwijst naar de verspreide materie en straling die de enorme ruimte tussen stellaire systemen in beslag neemt.

Onder leiding van Serge Krasnokotsky, een astrofysicus aan het Max Planck Instituut voor Astronomie in Duitsland, simuleerden de auteurs van het onderzoek omstandigheden in het interstellaire medium, waardoor ze in het laboratorium enkele basisdetails konden testen over hoe onze planeet met peptiden zou kunnen eindigen.

Ze bevestigden bijvoorbeeld dat de peptidesynthese afhankelijk is van drie chemische componenten – koolstof, koolmonoxide en ammoniak – waarvan de aanwezigheid kan leiden tot de vorming van aminozuurachtige aminoketinemoleculen in interstellaire stofwolken met lage dichtheid.

Naarmate dit type moleculaire wolk condenseert, beginnen de stofdeeltjes daarin te coaguleren, merken de onderzoekers op, en kunnen de aminoketinemoleculen zich tot ketens assembleren, dat wil zeggen peptiden.

De constante coagulatie van stofdeeltjes in de interstellaire ruimte kan helpen een dunne moleculaire wolk te transformeren in een dichtere protoplanetaire schijf, een ring van puin rond een ster die uiteindelijk condenseert om planeten, manen en andere hemellichamen te vormen.

Binnen deze circumstellaire schijven zijn kometen of asteroïden die zich op grote afstand van hun ster bevinden “de meest interessante objecten voor peptidevorming”, zeggen de onderzoekers. Hij schrijft.

Wanneer zo'n lichaam de ster nadert en opwarmt, wordt de verdamping van zijn interne moleculen doorgaans onderdrukt, en kunnen alleen moleculen in de dunne oppervlaktelaag vrijelijk verdampen.

Zodra de temperatuur van een object stijgt tot 176 K, combineert de ammoniak in het moleculaire ijs zich met water om een ​​mengsel te vormen met een smeltpunt dat lager is dan dat van de componenten. De vloeibare inhoud die diep in een komeet of asteroïde wordt aangetroffen, kan grotendeels niet verdampen en zou “zeer geschikt” kunnen zijn voor de vorming van aminoketinemoleculen, zeggen de auteurs van het onderzoek. Hij schrijft.

Ze wijzen erop dat vaste moleculen vrijer kunnen bewegen in deze vloeibare toestand, waardoor een hoge concentratie ammoniakmoleculen als katalysator kan werken.

Omdat snelle opwarming de vorming van peptidebindingen kan verstoren, zouden lange perioden waarin deze bollen temperatuurveranderingen ondergaan waarschijnlijk ook de peptidesynthese ondersteunen, waardoor er meer tijd ontstaat voor het plaatsvinden van de noodzakelijke chemische reacties.

Peptiden zijn waarschijnlijk op deze manier gevormd toen ons zonnestelsel zich ontwikkelde, zo suggereren de auteurs, en kunnen later de aarde hebben bereikt toen de jonge planeet werd gebombardeerd door meteorieten, kometen en andere potentieel peptidedragende objecten.

De komst van peptiden zou de aarde ten minste één cruciaal element voor het leven hebben gegeven, dat zou hebben bijgedragen aan de ontwikkeling van protomembranen, of voorlopers van de membranen die cellen hun structuur geven en hun inhoud omringen.

Er zal meer onderzoek nodig zijn om deze bevindingen te onderzoeken en de gaten in ons begrip van de oorsprong van het leven te blijven opvullen, maar de auteurs zeggen dat deze studie aanzienlijke steun toevoegt aan het idee dat buitenaardse ingrediënten hebben geholpen de oersoep van de aarde tot leven te brengen.

Het onderzoek is gepubliceerd in Vooruitgang van de wetenschap.