Et skridt tættere på at løse gåden om livets oprindelse: Kan være opstået i en vandpyt

Livets byggesten kræver alligevel ikke sjældne metaller for at opstå, viser ny forskning.

Det er i vandpytter nær varme kilder som denne i Yellowstone National Park i USA, at livet kan være opstået, forklarer dansk forsker. (© Colourbox / Kasper Nymann)

Livet er omkring 3,7 milliarder år gammelt. Det ved vi.

Det var omkring den tid, de første encellede organismer opstod her på Jorden. Men hvor de opstod, og hvilken gnist, der sparkede livet i gang, ved vi ikke med sikkerhed.

Tidligere mente mange forskere, at det var lyn, der slog ned i havet, som sparkede gang i livet. Andre, at livet slet ikke opstod på Jorden, men er rejst hertil ombord på meteoritter.

Men nu viser ny forskning, at der måske slet ikke skulle så voldsomme kræfter til.

Ifølge Tue Hassenkam, der er fysiker og forsker i livets oprindelse på Københavns Universitet, viser de nye resultater, at livet meget vel kunne være opstået i varm kilde eller sågar en vandpyt.

- De nye resultater viser, at det ikke kræver eksotiske metaller, for at de komplekse molekyler, der er grundlaget for alt liv, kan opstå. Det betyder, at livet vil kunne opstå mange forskellige steder - eksempelvis i vandpytter skabt af det vand, der flyder ud af varme kilder. Ligesom dem, der er overalt på Island, siger han.

Simulerede urhavet på computeren

Ved at lave en model for, hvordan forholdene var i havet for cirka 4 milliarder år siden, har de tyske forskere vist, at livets byggesten kræver meget få molekyler for at opstå.

Forskerne simulerede på computeren et lille, lukket miljø med kun 15 molekyler af henholdsvis vand og blåsyre. Temperaturen satte de til mellem 80 og 100 grader, for det er så varmt, som man regner med, at verdenshavene var dengang.

Og så skete der altså noget.

Efter kort tid begyndte molekylerne at reagere med hinanden. De dannede mere og mere komplekse strenge - og efter lidt tid havde de dannet aminosyren glycin.

- Det er spændende, at glycin opstår udelukkende ud fra de få molekyler. Og er der først opstået én aminosyre, kan du i princippet nå frem til resten også, siger Tue Hassenkam.

Første skridt på vejen

Det kræver dog mere end en enkelt aminosyre, før livet kan opstå. Næsten alle levende væsner, som vi kender i dag, består af tre grundbestanddele: DNA, RNA og 22 forskellige aminosyrer.

Både vores DNA og RNA er bygget op af såkaldte baser - eller nukleotider. Og for at de par kan opstå, kræver det nogle andre molekyler, forklarer den danske forsker.

- Nukleotiderne er bygget op af blandt andet sukker - og det blev der faktisk også dannet i det tyske forsøg. Men for at vi kan få velfungerende DNA og RNA, mangler vi stadigvæk fosfat. Og det var altså ikke en del af deres simulation, siger han.

Fosfat kan dog sagtens forekomme i varme kilder, og derfor mener Tue Hassenkam, at forsøget stadig udfylder et stort tomrum i vores viden om livets oprindelse.

Ikke liv som vi kender det

De nye resultater giver, ifølge Tue Hassenkam, mere ammunition til den teori, han selv arbejder med: Nemlig at det første liv på Jorden var meget anderledes, end det vi kender i dag.

- Da livet opstod, lignede det højst sandsynligt slet ikke det, vi kender i dag. Det første liv havde nok slet ikke noget DNA, men bestod kun af RNA, siger han.

RNA har nemlig den egenskab, at den, i modsætning til DNA, kan fungere både som en opskrift på et protein og være et protein i sig selv. Cellerne i vores kroppe - og i alt andet liv - fungerer nemlig ved at lave forskellige proteiner, der har forskellige egenskaber.

- Det første liv kan altså være opstået helt uden DNA, netop fordi RNA kan begge dele. Ulempen ved RNA er så bare, at den ikke er særlig stabil. Den kan altså ikke bevare information særlig længe, siger han.

Pardans i vandpytten

Men hvordan kan en række simple molekyler helt af sig selv blive til en kompleks encellet organisme nede i en vandpyt?

Ifølge Tue Hassenkam er det noget, der sker over lang tid. Måske millioner af år.

- Forestil dig, at de molekyler, der er nødvendige for at danne RNA - altså de fire nødvendige baser - er opstået nede i vandpytten. De svømmer rundt i vandet, og når de mødes, reagerer de og kobler sig sammen, siger han.

- Lad os sige, at otte baser har slået sig sammen i en lang kæde. Når de så møder ensomme baser, der svømmer rundt, fastgør de ensomme sig til den base på kæden, som de passer sammen med. Og efter noget tid er der dannet en kæde nøjagtig magen til den første. Og så har RNA’et kopieret sig selv, siger han.

Netop evnen til at reproducere sig selv er en af forudsætningerne for liv, men ikke den eneste, forklarer han.

- Darwin fremsatte jo i sin tid en algoritme for alt liv, kan man sige. Og i den algoritme for livet, er der krav: evnen til at reproducere, variation og naturlig selektion. Vores liv i vandpytten har nu opfyldt det første krav, siger han.

Darwins to andre kriterier

Tilbage til vandpytten.

Efter at RNA’et har kopieret sig selv, skiller de to kæder sig fra hinanden, og fordi RNA er ustabilt, falder de måske fra hinanden igen, forklarer Tue Hassenkam.

- Den proces gentager sig så nede i vandpytten. Baserne bliver bundet til hinanden, kopierer sig selv, falder fra hinanden igen og kommer ud i væsken. Og sådan fortsætter det.

- En type RNA-kæde overlever måske lidt længere end en anden. En anden kæde består måske pludselig af ni baser og sådan opstår der variation og selektion. Og så har vi jo faktisk opfyldt Darwins kriterier for liv.

Og faktisk skal der blot opstå én stabil kæde ud af flere milliarder gentagelser for, at livet kan opstå. Derfor tror Tue Hassenkam da også, at livet sagtens kan være opstået mange gange og flere steder, før det endelig får fodfæste.

Virtuelt forsøg har sine begrænsninger

Teorien om at livet kan være opstået i en vandpyt nær en varm kilde på denne måde, er blot en teori, som Tue Hassenkam og en række andre forskere tror på. Og det er kun spekulationer, understreger han.

Han mener dog, at den nye forskning har givet teorien mere luft under vingerne, selvom resultaterne lige bør testes af i “virkeligheden”.

- Det er kun et computer-eksperiment. Vi har brug for at vise, at de her molekyler også kan opstå i virkeligheden. Det kunne være interessant, hvis nogen følger op på det.

- Men når det er sagt, så fylder resultaterne stadig et væsentlighed i vores forståelse af livets oprindelse.