Livets oprindelse

Hvordan livet opstod er stadig et mysterium, men forskning viser nu, at “ventilerne” på havbunden kan have spillet en nøglerolle.

Romerne troede, at vind skabte liv.

Arkitekten Vitruvius byggede et bibliotek mod øst, fordi den vestlige vind fødte “bogorme”.

Hvor kommer bien fra? Ved første øjekast er det et simpelt spørgsmål: “Jo, mit barn, når en mor-bi elsker en far-bi meget så...”. Det var imidlertid et problem, der plagede de gamle grækere uafbrudt. Kom bierne fra blomster, eller kunne de fremtrylles ved at fange og dræbe en tyr (så de voksede ud af det rådne kød)? Denne teori om “spontan generation” klarede sig i århundreder - og den standsede ikke med bien. Ål og fisk kom fra ler, cikader fra gøgespyt og der var en slags larve, som man troede blev født ud af ild. Et af de første forsøg på at afvise teorien kom i det 17. århundrede fra en italiensk læge, der indså, at liv kun kan komme fra et andet liv. Francesco Redi lagde kødstykker i lukkede eller åbne dåser for at bevise, at insekter kun forekom, når de fik luft, og at “det som flyver” (sandsynligvis hvad græske oversættelser kalder bier) er født som larver fra andre bier. Så det besvarer spørgsmålet “Hvor kommer bien fra.” Men et beslægtet spørgsmål har forvirret dagens forskere lige så meget som de antikke grækere.

Livet, som Redi fastslog, kommer af livet - men hvor kom det første liv fra? Bierne, der laver vores honning til i teen, kom fra andre bier. Men hvordan var deres “forfædre”? Hvad sker der, hvis du følger generationer af bier hele vejen tilbage gennem tiden til det punkt, hvor det hele begyndte? Og hvad sker der hvis vi følger denne linje helt tilbage til de første enkle

Bakterier dukkede først op for fire milliarder år siden. De fortsætter med at udvikle sig. I 2012 fandt forskere 1458 nye arter bare i 60 menneskers navler.

livsformer, der indtog vores planet for fire milliarder år siden? De første celler? Hvis man stiller dette spørgsmål, er det hele ikke længere så enkelt. Men kan det besvares, er vi på sporet af vores (og alle andre levende arters) oprindelse på denne Jord.

SKABT AF LYN?

Ligesom de gamle grækere har forskere, som studerer livets oprindelse, brug for deres fantasi. Darwin talte om, at livet vokser frem i “varme små kilder”. I 1950’erne forestillede de amerikanske kemikere Stanley Miller og Harold Urey sig, at livets byggesten (de første organiske molekyler) var skabt af et lyn, da stormene brød ud over det primordiale hav. De troede, at et lynnedslag sandsynligvis var det, der genererede den energi, der var nødvendig for at kickstarte livet på jorden.

Men i dag betragtes disse forestillinger som urealtistiske og forældede. Biolog Nick Lane forklarer:

“Spørgsmålet er: når du har skabt disse byggesten, hvad sker der så? Der skal være en drivkraft, der får dem til at koncentrere, reagere og forene sig, og jeg kan ikke se, hvor den findes i denne sammenhæng. “

Lane arbejder på University College London og er en del af en gruppe forskere, der udfører eksperimenter med henblik på at bevise, at livet kan være begyndt i

Den menneskelige arvemasse består af tre milliarder kemiske bogstaver. Hvis du klarer 200 bogstaver pr. minut, ville det tage dig 29 år at skrive dem.

dybt nede i havet, men ikke på den måde, som Miller og Urey hævdede. Lanes forskning fokuserer på et område midt i Atlanterhavet kaldet Lost City, som blev opdaget i 2000. Lost City er et felt med hydrotermiske skorstene, der sender varmt vand op i havet. Vandet opvarmes af sten i Jordens kappe under havbunden. Der er hydrotermiske skorstene langs hele havbunden, og ifølge Lane udgør disse de perfekte betingelser for det første liv. Temperaturen, surheden og kemien i vandet er helt perfekt.

GENSKABER LOST CITY

Desværre er bunden af Atlanterhavet ikke det nemmeste sted at gennemføre et videnskabeligt eksperiment - og selv om det havde været, har vandets karakteristika ændret sig i de sidste fire milliarder år. Så i Lanes laboratorium genskaber forskerne noget, der ligner en fire milliarder år gammel Lost City i et glaskar.

“Det er en meget simpel reaktor, og vi kan tilsætte varme alkaliske væsker og kolde sure væsker, der simulerer havet,” siger Lane. “I princippet kan vi kontrollere den igangværende kemi og derefter måle, hvad der produceres.”

Deres kemi er ikke ulig den, Miller og Urey brugte til at simulere deres primordiale hav - den vigtige forskel er, at der ikke udløses elektriske gnister gennem “lynnedslag”. I stedet anvendes en keramisk svamp, der repræsenterer de porøse sten i Lost City-skorstenene. Det er i disse porer, at Lane mener, at livet på jorden startede. Her skulle brint i varmt, alkalisk vand sprøjte ud og ramme kuldioxid i det sure vand i havet. Normalt ville de to ikke reagere, men under disse særlige omstændigheder viser Lanes forskning, at de kan gå sammen for at lave organiske kemikalier - livets byggesten.

Så fra disse naturlige geokemiske processer kan en grundlæggende form for metabolisme være opstået. Det fristende ved denne teori er, at -

Rørorme nær hydrotermiske skorstene vokser en meter pr. år

Det er et hurtigere tempo end næsten alt andet, der lever i havet.

DER ER HYDROTERMISKE SKORSTENE LANGS HELE HAVBUNDEN, OG IFØLGE LANE UDGØR DISSE DE PERFEKTE FORUDSÆTNINGER FOR DET FØRSTE LIV.

i modsætning til en “lynteorien” - findes der en konstant drivkraft i vandet fra udløbet fra skorstenene, og (som Lane påpeger) forskellen i surhed mellem det udstrømmende vand og havvandet har en parallel i cellulært liv.

“Alle celler er surere på ydersiden end de er på indersiden, og disse ventiler/skorstene er også surere udenfor end de er indeni.”

Dette får ham til at tro, at en metabolisme i Lost City kan have dannet de første celler.

GÅDEN OM CELLERNE

Dette efterlader imidlertid andre spørgsmål ubesvarede. Hvordan har de første enkeltceller for eksempel have lavet nye celler uden det komplekse maskineri, der findes i en moderne celle? Cellebiolog Jeff Errington fandt for nylig et mulig svar på dette spørgsmål. Han opdagede, at bakterielle celler under visse omstændigheder kan replikere med en meget enklere proces.

Errington og hans team ved Newcastle University havde ikke engang tænkt på tidlige celler, da de gjorde deres opdagelse. De studerede celledeling i bacillus subtilis, en bakterie som er almindelig i vores tarm. De fandt ud af, at når bakterierne mistede de ydre vægge, der giver dem form og efterlod dem med tynde membraner, så begyndte de at producere ekstramateriale til disse membraner, som derefter blev skæve og foldede.

“Det hele er ganske indviklet, men så længe et kromosom er indlejret i en intakt membran, er det en levedygtig celle,” siger Errington.

Bakterieceller har haft cellevægge i milliarder år, og Errington mener, at disse beskyttende vægge kan have været vigtige for at tillade bakterier at spredes til alle områder på planeten. Men hans eksperiment giver os også et fingerpeg om, hvordan de tidligste bakterier - og måske den allerførste celle, hvorfra de udviklede sig - har delt sig uden dem, omend på en noget underlig måde. Det faktum, at moderne celler kan vende tilbage til denne forenklede replikation, fører til troen på, at evnen er blevet bevaret som en reservemekanisme.

Samtidig har andre forskere, herunder den nobelprisvindende biolog Jack Szostak, lavet kunstige celler eller “protocells”, der repræsenterer tidlige livsformer. Nu forsøger Newcastle-teamet at finde ud af, hvordan de kan samarbejde om at besvare nogle af de mest fascinerende spørgsmål om livets oprindelse.

Problemet med livets oprindelse er, at det aldrig kan bevises. Kan vi bruge vores fantasi og forestille os at disse tidlige celler kom fra bunden af havet? Ja, muligvis, men måske kan vi også lære af grækerne og deres bier - for noget vi forestiller os lige nu, kan vore efterkommere måske synes et ganske mærkeligt og tosset.

Miller-urey-eksperimentet afslørede langt flere end 20 aminosyrer.

Det er flere end de 22, der forekommer naturligt i vores genetiske kode.