Ny model peger på varm lille vandpyt som livets arnested
more_vert
close

Få de daglige nyheder fra Version2 og Ingeniøren. Læs mere om nyhedsbrevene her.

close
Ved at tilmelde dig accepterer du vores Brugerbetingelser, og du accepterer, at Teknologiens Mediehus og IDA-gruppen lejlighedsvis kan kontakte dig om arrangementer, analyser, nyheder, job og tilbud m.m. via telefon og e-mail. I nyhedsbreve, e-mails fra Teknologiens Mediehus kan der forefindes markedsføring fra samarbejdspartnere.

Ny model peger på varm lille vandpyt som livets arnested

Illustration: B.K.D. Pearce

Livets oprindelse er en af videnskabens største gåder. Det store spørgsmål er, hvordan naturen tog skridtet fra kemi til biologi for fire milliarder år siden – specielt hvordan forholdsvis simple molekyler forvandlede sig til biologiske makromolekyler, der kan bære genetisk information og kopiere sig selv.

Charles Darwin tænkte, at livet måske opstod »in some warm little pond,« som han skrev det i et brev til vennen og kollegaen Joseph Hooker i 1871. Og i dag giver mange forskere ham ret. Livet kan være opstået i lune eller varme vandpytter, hvor byggestenene til biologiske molekyler fik mulighed for at sætte sig sammen på den helt rette måde.

I en ny artikel i det videnskabelige tidsskrift Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) argumenterer fire forskere fra Origins Institute på McMaster University i Canada og Max Planck-instituttet for astronomi i Tyskland for, at de nødvendige ingredienser til livets ursuppe blev leveret med meteoritter.

De har hentet viden fra astronomi, geologi, kemi og biologi, og modellen er især baseret på det, vi ved om Jordens barndom og om kemien i det tidlige solsystem, både fra observationer og eksperimenter. Resultatet er, at biologiske molekyler kan dannes ganske hurtigt, når meteoritterne rammer ned i vandpytter på den unge jordklode.

Forskere har forsøgt at beregne mængden af nukleobaser, der for fire milliarder år siden kunne samle sig i pytter, hvor de måske kunne blive til RNA og det første liv. De organiske forbindelser kom med meteoritter og i mindre grad med interplanetarisk støv, og en del af dem blev ødelagt af ultraviolet stråling fra Solen (fotodissociation i en tid uden ozonlag) og hydrolyse (spaltning i vandet). Konklusionen var, at koncentrationen af nukleobaser blev høj nok til, at RNA kan være dannet på få år i pytter, der skiftevis var vandfyldte og udtørrede, især hvis Jordens overflade var varm (mellem 50 og 80 grader celsius) dengang. (Kilde: ‘Origin of the RNA world: The fate of nucleobases in warm little ponds’, PNAS, 2. oktober 2017, DOI: 10.1073/pnas.1710339114) Illustration: MI Grafik

»Eftersom der er så mange input fra flere forskellige forsknings­områder, er det ret utroligt, at det hele hænger sammen. Hvert skridt leder naturligt til det næste,« som Ralph Pudritz, der er medforfatter til den videnskabelige artikel, siger det i en pressemeddelelse fra McMaster University.

Livet startede som RNA

Han og kollegerne tager udgangspunkt i hypotesen om en RNA-verden – en idé om, at det ikke var DNA, men i stedet RNA, der var det centrale molekyle for det første liv.

I dag er det DNA, der bærer den genetiske kode i alt liv, men ideen om, at livet først afhang af RNA og ikke DNA, er efterhånden alment accepteret af forskerne. Ikke alene er RNA et mere simpelt molekyle end det dobbeltstrengede DNA, det har også vist sig, at RNA både kan bære genetisk information og fungere som katalysator, altså sætte skub i kemiske reaktioner.

Et stykke RNA, der var i stand til at reproducere sig selv ved at fastholde og organisere molekyler som dem, RNA’et selv bestod af, kan have udgjort det allerførste, uhyre primitive liv. Evolutionen kan så senere have ført til dannelsen af DNA, som er et langt mere stabilt molekyle, og i den forbindelse blev RNA reduceret til at være en vigtig del af cellens molekylære maskineri.

Illustration: MI Grafik

Forskerne bag den nye artikel forestiller sig, at meteoritter – og i mindre grad interplanetarisk støv – der faldt ned på den unge jordklode, leverede de kvælstofholdige nukleobaser, hvis rækkefølge udgør den genetiske kode i RNA og DNA.

Hvor DNA rummer baserne adenin, cytosin, guanin og thymin, er sidstnævnte skiftet ud med uracil i RNA. Ud af disse fem baser er de tre – adenin, guanin og uracil – fundet i meteoritter, og i laboratorieforsøg kan cytosin, uracil og thymin dannes på overfladen af modeller af interplanetariske ispartikler, der bestråles med ultraviolet lys.

Jorden blev dannet ved kollisioner mellem mindre kloder for godt 4,5 milliarder år siden. For fire milliarder år siden var kontinenterne dukket op af havet på vores klode, der sandsynligvis var noget varmere, end den er i dag. Kratere på Månen tyder på, at det indre af solsystemet, herunder Jorden, dengang var udsat for et voldsomt bombardement af meteorer. Det kan have kickstartet livet, for beregningerne viser, at meteorerne godt kunne levere en passende mængde nukleobaser til tusindvis af små søer og pytter, der opstod på landmasserne, når det regnede.

Men nukleobaser alene er ikke nok til at danne RNA. Hver base skal sætte sig sammen med et sukkerstof (ribose) og en fosfatgruppe for at blive til de nukleotider, der ifølge teorien ender med at sætte sig sammen til RNA. Det er absolut ikke en triviel kemisk øvelse at få baserne til at koble sig sammen med sukkerstoffer (der først skal dannes i vandpytten) og fosfatgrupper, og bagefter skal nukleotiderne finde sammen i kæder. Men forskerne antager, at det kunne lade sig gøre, eventuelt med hjælp fra ler, som nukleotiderne kunne sætte sig på.

Og så hjælper det også på det kemiske mirakel, at vandpytterne kan have været helt op til 80 grader varme, og specielt at de i takt med årstidernes skiften kan have været skiftevis fyldt med vand og udtørrede. I en vandig opløsning er det svært for nukleotiderne at sætte sig sammen i lange kæder, men de finder nemmere sammen, når pytten indimellem tørrer ud.

Flere angrebsvinkler

Vandpytter er ikke det eneste bud på livets arnested. Der findes efterhånden en del teorier for, hvordan komplekse, biologiske molekyler kan dannes ud fra de mere simple molekylære byggesten, der kan have været til stede i Jordens unge dage. Forskere prøver at finde ud af, om livets makromolekyler med størst sandsynlighed er opstået i vandpytter på Jordens overflade, ved hydrotermiske væld på bunden af havet eller i et helt tredje miljø, hvor de rette forhold var til stede.

Men videnskaben kan endnu ikke forklare, hvordan et molekyle som RNA forvandles til levende organismer, og det er mere spændende, mener professor Steen Rasmussen, der leder Center for Fundamental Living Technology (forkortet FLinT) på Syddansk Universitet:

»Efter min mening er det et langt mere interessant spørgsmål, hvordan vi får molekyler til at spille sammen, så vi får liv. Dette er et fint studie, hvor de sandsynliggør en vej til dannelsen af RNA-molekyler, men debatten om det mest oplagte miljø for livets opståen minder lidt om diskussionen om, hvor mange engle der kan stå på spidsen af en nål. Vi kan jo ikke vide, hvad der skete dengang.«

»Vores udgangspunkt på FLinT er i stedet at forsøge at samle mole­kyler på en måde, så liv kan opstå igen. Vi vil frembringe en minimal, selvreproducerende, molekylær maskine. I laboratorierne prøver vi at finde de molekyler, der kan fungere. Så kan vi bagefter lede efter miljøer, hvor de kan opstå.«

Sikkert er det, at rigtig mange forskergrupper angriber livets gåde fra forskellige vinkler, og at vi skridt for skridt bliver klogere på, hvordan kemi kunne blive til biologi. Og måske var Darwins idé om en lille, lun pyt slet ikke så tosset.

Rettelse 16.10.2017: Den fejlagtige placering af uracil og thymin i hhv. DNA og RNA er nu rettet. Red.

Emner : Biologi
sortSortér kommentarer
  • Ældste først
  • Nyeste først
  • Bedste først

Indeholder Uracil i stedet for Thymin:

"Hvor DNA rummer baserne adenin, cytosin, guanin og uracil, er sidstnævnte skiftet ud med thymin i RNA"

Hvis vi bytter Uracil og Thymin om i denne sætning, giver teksten meget mere mening, hvis man har biologiske tendenser :)

/Sune

  • 6
  • 0

En virus som HIV har RNA og ikke DNA. Så er spørgsmålet jo så om man regner HIV for være levende.

Det er ellers et interessant emne - tænk om nogen en dag laver en kunstig varm pyt og får liv ud af den... Men det må være en svær øvelse, ikke mindst fordi der er mikroorganismer overalt på jorden.

  • 0
  • 0

En virus som HIV har RNA og ikke DNA. Så er spørgsmålet jo så om man regner HIV for være levende.

Det er et forkert forkert stillet spørgsmål. Jeg er ret enige i NASA's definition af liv, og mener derfor at de to spørgsmål der kan stilles er.
- Er HIV liv (spørgsmål på system niveau).
- Er en specifik enkelt HIV viruspartikel levende (spørgsmål på individ niveau)

Det er det først spørgsmål der er det interessante, og her er svaret ja.
Svaret på det andet spørgsmål kunne være "hvad synes du selv". Altså med andre ord, det er et ret uvæsentligt definitionsspørgsmål.

  • 1
  • 0

Miljøet i en pyt er meget barskt, med store temperaturskift.

Derimod er miljøet i små sprækker i havbunden meget stabilt. I sprækkerne sætter der sig stoffer (snavs) på siderne. Og på et tidspunkt opstår der et stof, som overtager atomer fra andre stoffer, for at lave kopier af sig selv. Hvorefter havet bliver fyldt med disse kopier. Dette stof må være RNA.

  • 0
  • 6

Det er vist temmelig vanskeligt ?
Hvor er grænsefladen mellem kemi og liv ?
Liv kunne være aktiv reaktiv vekselvirkning og kompensation på ydre påvirkninger.
At geberde sig i realitetsfæren.( alt er relativt ? ) Er det ikke det vi gør ?
Manipulerer med vores omgivelser ?

  • 0
  • 2

Det er formørket overtro, at blive ved med at tilbede 'det døde' som ophav for det Levende, basalt set, er der kun 'det levende' og 'kemien', det må da snart være gået op for selv-tænkere, at det er det levende, der er det levende, og kemien der er 'det døde'.

Hvis alt er relativt, modsiger relativitets-teorien 'sig selv',
Nej, Det Levende, er Absolut, og Kemi'en er Absolut relativ,
Livet's urokkelighed, og livet's bevægelighed (kemi) er ikke til at tage fejl af,
det levende er det levende, og kemi er kemi.
Vi præsenterer jo Selv, det levende, og kemi, er noget Vi gør/bruger,
det er den helt afgørende forskel.
Det er og bliver uendelig mange gange sværere, at påvise, at det døde er ophav for det levende, overtroen på at det døde er ophav for det levende,
end at vise, at det er det levende der føder/administrerer kemien, og ikke omvendt.
Det er ikke 'stolen' der har skabt Snedkeren, det er omvendt.
Det er det levende der skaber, og stoffet/kemien, er 'det skabte'.

  • 0
  • 11

Argh. Tak for det, Sune. Sikken en hjerneblødning. Jeg sørger for, at det bliver rettet.

Mvh
Henrik Bendix
Videnskabsjornalist

  • 3
  • 0

Er at de 4 molekyler skal være til stede i meget store mængder og meget ren form for at et absolut minimum af måske 2000 base pair sætter sig sammen i den helt rigtige sekvens SAMTIDIG med at de er indeni og korrekt koblet til den RNA/DNA kopimaskine (celle) som koden beskriver.
De absolut mindste viruser som er fundet er på ca 2000 basepair og de er symbiotiske, dvs stærkt afhængige af andet liv forsyner dem med præcise råvarer i et kontrolleret miljø og celler de kan inficere med højere funktionalitet.
De mindste selvstændige livsformer er vist på 115k basepair hvis jeg husker ret og det er grusomt usandsynligt at så mange molekyler falder rigtigt sammen indeni en basal DNA maskine.
Selv hvis vi siger der findes et fordelagtigt mellemsted der kan selvreproducere virker det som helt bizarre sandsynligheder vi arbejder med. For mig at se er det kun et uendeligt univers eller intelligent design der kan klare sagen.
Vi er vant til at liv bare virker men kigger du på maskineriets begyndelse ser det helt anderledes håbløst ud.

Dem af jer der har lidt kombinatorisk forståelse ved at 2000 elementer ikke tilfældigt sætter sig sammen i den rigtige lottokupon. Det sker bare ikke. Selv hvis universet var meget fokuseret på den slags gambling. 4^2000 er grusomt. 4^115000 er right out. Forget about it.

  • 0
  • 7

Er at det er en ikke-teori som ikke forklarer noget, ikke kan falsificeres og ikke leder til brugbare forudsigelser. Så hvis vi skal videre med vores indsigt må vi ty til andre forklaringer.

Det kombinatoriske argument siger blot at det er meget usandsynligt at 2000 elementer spontant sætter sig sammen og virker perfekt i første hug. Det er snarere 'beviset' for at processen har været inkrementel, som de fleste nok regner med at den har været.

Naturen er fyldt med eksempler på selvorganisering, og endda meget komplekse systemer kan opstå af sig selv. Selv i matematisk kaotiske systemer opstår der lommer af orden så det er tilsyneladende et meget stærkt princip. Koblet med tidshorisonter på miliarder af år er der tilsyneladende gode muligheder for overraskelser. Se for eksempel en naturligt opstået fissionsreaktor (https://en.wikipedia.org/wiki/Oklo).

  • 6
  • 0

Hele kloden er vel for pokker "kommet fra rummet"?
Og hvis RNA-baserne kan dannes på interplanetariske partikler, hvorfor skulle de så ikke også kunne dannes på "planetariske" partikler?
Jeg synes det er en fjollet diskussion. Der må være noget mere interessant at bruge sine kræfter på.

  • 2
  • 2

Er at det er en ikke-teori som ikke forklarer noget, ikke kan falsificeres og ikke leder til brugbare forudsigelser.


Det er ironisk nok floskler du bruger for at retfærdiggøre din irrationelle preference.
Hvis du vil være en god intellektuel skal du være drevet af logik, ikke arbitrære præferencer.
Såfremt der ikke er et yderst hensigtsmæssig selvreproducerende mellemtrin langt under de 2000 base pairs, så dikterer logik ganske enkelt at det kræver noget ekstraordinært såsom et uendeligt univers der er i stand til at afprøve alt eller en skaber.
Det er dig der er irrationel når du antager at der er simplere mellemtrin fordi du ikke kan lide alternativet.
En skaber teori ville da så sandeligt forklare noget hvis det er sandt. Og kan med rimelighed falsificeres hvis simplere mekanismer findes og observeres i praksis og det ellers giver mening og det ville også tillade en ret så betydelig forudsigelse, at der er en skaber de så kræver en forklaring.

Desuden er qualia bevis for at evolutionen ikke har skabt os da evolutionen er en rent mekanistisk ide og qualia ikke kan manifesteres af det mekanistiske. Men den vinkel er det kun få der kan forstå.

At uran har kernereaktioner i jorden er heller ikke just bevis på spontan korrekt organisation af 2000 elementer. Det er en meget ikke krævende situation.
Du kan nævne krystaller som fine naturlige arrangementer men det er helt homogent og ikke kombinatorisk. Overhovedet. Naturlige ikke biologiske polymerer kan man også fint forestille sig men igen, ikke kombinatorisk overhovedet.

Der skal være en naturlig proces der producerer de 4 molekyler i en suppe hvor der ikke er andre molekyler der sætter sig i kæden og så er der behov for en simpel konfiguration der kan kopiere DNAet så det kan komme igang. Og det er yderst kritisk at den simpelthed kan gøres på mindre end 100 base pairs i et endeligt univers. Ellers er odds grusomme.
Og selv med sådan et mellemtrin så er odds så grumme at livet ikke opstår alle steder men skal transporteres fra de ene ursted i universet. Og med mindre vi er det ene sted så er vi tilbage til intelligent design.
Der skal være super praktiske mellemtrin for at det opstår ofte. En spontan kopimaskine uden DNA kunne lave mange kopier af tilfældigt DNA og derved give dem bedre chance for at finde sammen med noget andet.

DNA bliver skilt ad (første trin i kopiering) af såkaldt helicase som er donutformede molekyler og selv de simpleste ser ud til at være omkring 3000 basepar der skal være perfekt arrangeret. Og de kræver en energikilde for at fungere. Så allerede der er der et meget kritisk problem idet selv de 3000 basepar ikke er nok til selvreproduktion men kun nok til 'hovedløs' kopiering af hvad nu tilfældige sekvenser er i nabolaget. Altså vel at mærke, tilfældigt forekommende gyldigt DNA.
Og den mindste forurening vil antageligt stoppe dens funktion.
Udfra den indsigt virker det også til at vi allerede kan udelukke DNA på 2000 basepar idet bare helicase er meget større. Og helicase er kun en bestanddel af en minimal selvstændig bakterie. Så det er nok nærmere de 100k basepar der er første levende trin, eller omkring 1 million atomer sat perfekt sammen. Ved et tilfælde.
Jo mere jeg studerer det jo mere tyder det på at det ikke kan opstå spontant i et endeligt univers.

  • 0
  • 7

Dem af jer der har lidt kombinatorisk forståelse ved at 2000 elementer ikke tilfældigt sætter sig sammen i den rigtige lottokupon. Det sker bare ikke. Selv hvis universet var meget fokuseret på den slags gambling. 4^2000 er grusomt. 4^115000 er right out. Forget about it.


Ja, det er mange forskellige kombinationer, men der er ikke noget der tilsiger at kun 1 der er den rigtige... Der kan være mange løsninger der ville have skabt liv, men lige netop den der blev udtrukket her på jorden, skabte det liv vi kender... Husk der er et par milliarder galakser, med et par milliarder solsystemer i hver og rigtig mange af dem har jordlignende planeter der ligger i den zone hvor der er flydende vand... Desuden er der nok mange milliarder vandpytter der alle har haft milliarder af tilfældige sammensætninger... Og det eneste vi ved med sikkerhed er at i èt tilfælde er livet blevet skabt...

I min verden tyder det ikke på nogen skaber eller noget intelligent design... Det virker mere som en tilfældighed at det lige var i denne andedam at livet blev skabt og vi skal nok ikke forvente at der er liv andre steder...

  • 6
  • 0

men lige netop den der blev udtrukket her på jorden, skabte det liv vi kender


For det første, lig mærke til at du antager det opstod her på jorden.
For det andet så forstår du ikke alvoren af en potens på 2000 og slet ikke 100k.
Selv hvis hvert eneste atom i de synlige univers var perfekt koordineret til systematisk afsøgning og kunne teste en milliard kombinationer per sekund for hver eneste atom, så ville universets levetid ikke være nok til at nå 200. Og 2000 er ikke bare 10 gange mere krævende. Det er en snemands chance i helvede sværre. Det er solbade på horisonten af et sort hul problematisk.

Selvom det synlige univers er grusomt stort så er det intet i forhold til at afsøge sådanne kombinationer, selv hvis vi antog den helt rigtige kemiske suppe var yderst almindelig. Og det kogede på den helt rigtige måde så mange tilfældigheder blev afprøvet.
Der er kun noget ala 10^87 atomer i det synlige univers.

Det er så simpelt at hvis der skulle 2000 basepar til uden mellemtrin for det første 'liv' så er det ikke sket ved et tilfælde i det synlige univers.
Kombinatorik er en kendt kælling i datalogi. Hun har været træls igennem længere tid.

  • 0
  • 5

For det første, lig mærke til at du antager det opstod her på jorden.


ja, det antager jeg... Og jeg ved godt at jeg ikke kan bevise det... Ikke engang sandsynliggøre det før vi finder liv et andet sted...

Det er en snemands chance i helvede sværre. Det er solbade på horisonten af et sort hul problematisk.


Men der skal kun være en rigtig tilfældighed for at det lykkes... Og derfor tror jeg ikke på at der findes liv andre steder i universet... Var tilfældet ikke sket, så havde vi ikke været her til at bevidne det. Var tilfældet sket et andet sted, havde vi sikkert bare været et andet sted til at bevidne det eller måske havde vi ligeledes ikke været her... Men der er stadig ikke noget der tilskriver at der er nogen form for intelligent design...

  • 0
  • 0

Men det er manglende forståelse for statistik. Det er sådan folk retfærdiggør lotto og der er i det mindste en reel chance.


Tjaaa der er også over 3.000 lottomilionærer i Danmark...

Men det ændre bare ikke på at livet er opstået mindst en gang i dette univers og efter min overbevisning er det kun sket den ene gang... Hvis vi en dag møder liv der er opstået andre steder, kan vi begynde at vurderer hvor mange forskellige måder de 4 baser kunne være sammensat og stadig medfører en form for liv.

Hvis livet ikke var opstået, så havde universet stadig været her, men vi havde ikke været her til at beskrive det...

Og jo, kompleksiteten taler som sagt for intelligent design.


Nej, hvis der var noget i vores verden der blev påvirkede af ekstern intelligens og at denne påvirkning kunne registreret, så kan vi tale om det... At chancen var lille for livets opstående, er ikke et bevis for intelligens design, der er større sandsynlighed for at det bare var en tilfældighed...

En gang troede man også at vejret var styret af guderne... I dag ved vi heldigvis bedre... Men måden som orkaner eller jordskælv opstår er stadig komplekse systemer og vi skal ikke til at regne på sandsynligheden for at en orkan opstår en specifik dato, et specifikt sted og med en specifik styrke...

Og vores bevidsthed kan fortælle dig at sandheden er meget vildere end intelligent design.


Og vores fantasi kan fortælle os lige det den vil... Den kan skabe et univers hvor døde genopstår som Zombier og æder alle os levende... Jeg har lige set nogle afsnit af "The Walking Dead" :)

  • 4
  • 0

Ingen af jer to kloge hoveder aner hvilket værktøj tid er.
Ydre påvirkninger termiske eller mekaniske bringer hvert sekund trilliarder af atomer og molekyler i kontakt hvor de kan kombinere eller destruere eller ignorere hinanden bare i en vandpyt,hvilken clockfrekvens giver det ganget op på planetstørrelse, hvor mange på 13 mia år,og i hele universet.
Der vil være liv alle steder hvor forholdene har været til dets opståen og været stabile nok til dets beståen.
At det første liv var anaerobt og fungerede ved at reducere mineraler er bevis nok for at liv kan opstå på det grundlag.

  • 3
  • 0
Bidrag med din viden – log ind og deltag i debatten