Wissenschaftler haben eine mögliche geologische Umgebung gefunden, in der das Leben auf der Erde entstanden sein könnte
Ein deutsches Forscherteam hat ein plausibles Szenario vorgeschlagen, in dem sich Nukleinsäuren - die grundlegenden genetischen Bausteine des Lebens - selbst replizieren könnten, was möglicherweise zum Ursprung des Lebens auf unserem Planeten führt.
In ihrer in der Zeitschrift eLife veröffentlichten Arbeit beschreiben die Wissenschaftler einen einfachen geologischen Prozess: Ein Gasstrom, der über einen schmalen Wasserkanal fließt, schafft physikalische Bedingungen, die die Replikation von Nukleinsäuren begünstigen. Dieser Prozess könnte in porösem Vulkangestein auf der frühen Erde stattfinden, wo Wasser, das Biomoleküle enthält, durch den Gasstrom verdampft wurde.
Die Forscher schufen ein Labormodell einer solchen Umgebung, indem sie ein poröses Gestein simulierten, in dem Wasser nach oben strömte und verdampfte, wenn es auf einen Querstrom von Gas traf. Dies führte zu einer Anhäufung von gelösten Nukleinsäuren und Salzen auf der Oberfläche des Wassers. Mit fluoreszierend markierten kurzen DNA-Fragmenten beobachteten sie die Dynamik des Prozesses.
Die Ergebnisse zeigten, dass die DNA-Konzentration in der Nähe der Oberfläche innerhalb von fünf Minuten um das Dreifache und nach einer Stunde um das 30-fache anstieg. Damit waren ausreichende Bedingungen für die Replikation von Nukleinsäuren geschaffen. Außerdem kam es, ohne dass die Temperatur verändert wurde, aufgrund von Schwankungen der Salzkonzentration zur Trennung der DNA-Doppelstränge, die für den Abschluss des Replikationszyklus erforderlich ist.
Mit der Methode des Fluoreszenz-Resonanz-Energie-Transfers (FRET) bestätigten die Wissenschaftler, dass in diesem System sowohl die Bildung von DNA-Doppelsträngen als auch deren Trennung stattfindet. Als sie ein Enzym hinzufügten, das in der Lage ist, DNA zu synthetisieren, beobachteten sie eine Zunahme der Anzahl der Doppelstränge, was die Möglichkeit einer Replikation unter diesen Bedingungen bestätigte.
Unsere Studie zeigt, dass ein einfacher geologischer Prozess die Bedingungen für die Replikation von Nukleinsäuren auf der frühen Erde geschaffen haben könnte, ohne dass es zu einer Temperaturänderung kam", sagt Professor Dieter Braun, einer der Autoren der Studie. - Dies erweitert das Spektrum der möglichen Umgebungen, in denen Leben auf Planeten entstanden sein könnte.
Diese Entdeckung ist wichtig für das Verständnis des Ursprungs des Lebens und kann bei der Suche nach Leben auf anderen Planeten helfen, da sie zeigt, dass die notwendigen Bedingungen einfacher sein könnten als bisher angenommen.