Skąd pochodzi życie na Ziemi? Ze szkła wulkanicznego

W 1953 roku Stanley Miller, amerykański chemik i biolog, w swoim laboratorium przeprowadził eksperyment. Udowodnił, że z prostych związków nieorganicznych pod wpływem wyładowań elektrycznych powstają aminokwasy - związki, których łańcuchy tworzą białka.

Z czasem odkrywano też, że wiele związków organicznych występuje w kosmicznej przestrzeni. Naukowcy sądzą, że powstają  pod wpływem promieniowania ultrafioletowego z węgla i wodoru (oraz azotu i tlenu) obecnych w obłokach gazów.

Ale składniki to jedno, a skomplikowana maszyneria życia - to drugie. Każdy organizm żywy, jaki znamy, wykorzystuje kluczowe DNA lub RNA. Służy im ono do syntezy białek. Sęk w tym, że są to długie łańcuchy związków chemicznych, a do tego połączone w złożony sposób. 

Szczerze mówiąc nauka nie ma pojęcia, jak DNA i RNA mogły powstać, nawet jeśli składników do ich budowy było pod dostatkiem. Wiadomo tylko, że na Ziemi stało się to bardzo wcześnie. Ziemia liczy około 4,56 miliarda lat, najstarsze ślady (mikroskopijnego jeszcze) życia mogą liczyć 3,7 mld lat.

Wiele razy w laboratoriach próbowano odtwarzać warunki, jakie panowały miliardy lat temu na Ziemi i łańcuchów RNA ani DNA nie otrzymywano.

Naukowcy w pracy opublikowane w “Astrobiology" opisują, że wpadli na rozwiązanie. Przeprowadzili eksperyment, w którym badali jak na związki organiczne mogły wpływać wulkaniczne skały. Okazało się, że bazaltowe szkliwa ułatwiają nukleotydom łączenie się w łańcuchy RNA nawet o długości do 200 “cegiełek". 

Takie szkliwa powstają, gdy roztopione skały szybko zastygają. Na młodej Ziemi musiało być dużo takich minerałów. Naszą planetę pokrywało znacznie więcej wulkanów niż dziś, skały topiły się też w wyniku uderzeń meteorytów.

Komentujący te badania naukowcy sądzą, że to bardzo elegancki eksperyment, który pokazuje, jak mogło powstać RNA pierwszych organizmów żywych. Są jednak i sceptycy, którzy wolą poczekać na potwierdzenie wyników w innych, niezależnych eksperymentach.

Cegiełki tworzące RNA - nukleotydy - nie musiały wcale powstawać na Ziemi. Ich obecność wykryto w meteorytach, więc mogły przybyć na skałach z kosmosu. Jak powstają w zimnej, kosmicznej pustce? W laboratoriach udało się je uzyskać z cyjanowodoru, amoniaku i wody, tłumaczy dr Michael Callahan z Goddard Space Flight Center NASA.

Co najciekawsze, te same chemiczne związki - krzemiany - prawdopodobnie ułatwiły powstawanie aminokwasów w eksperymencie Millera. Zawierało je bowiem laboratoryjne szkło, które w zasadowych warunkach ulegało częściowemu rozpuszczeniu. Naukowcy donieśli o tym w ubiegłym roku na łamach "Science Advances".