Nieuw onderzoek bevestigt dat de voorlopers van eiwitten zich spontaan kunnen vormen in de interstellaire ruimte, wat theorieën over de oorsprong van het leven ondersteunt en de zoektocht naar buitenaards leven begeleidt.
Tientallen jaren lang hebben wetenschappers gedebatteerd over hoe de eerste complexe organische moleculen op aarde ontstonden. Eén leidende hypothese suggereert dat de belangrijkste ingrediënten voor leven afkomstig kunnen zijn uit de ruimte en via meteorieten zijn afgeleverd. Een recente studie gepubliceerd in Nature Astronomy levert sterk bewijs dat dit idee ondersteunt: aminozuren, de fundamentele eenheden van eiwitten, kunnen zich aan elkaar koppelen om peptidebindingen te vormen in de barre omstandigheden van de ruimte. Dit is de eerste stap in de richting van het creëren van complexere moleculen zoals enzymen en cellulaire eiwitten.
De chemische cocktail van het vroege leven
Het vroege leven was afhankelijk van een complexe mix van moleculen, waaronder aminozuren, suikers en RNA. De vraag hoe deze eenvoudige verbindingen voor het eerst ontstonden, blijft een centraal mysterie in de astrobiologie. De ontdekking van glycine, het eenvoudigste aminozuur, in kometen en meteorieten (inclusief monsters van NASA’s OSIRIS-REx-missie naar asteroïde Bennu) heeft lange tijd gezinspeeld op een buitenaardse bron. Complexere moleculen zoals dipeptiden – twee aan elkaar gebonden aminozuren – moeten echter nog in deze hemellichamen worden gevonden.
Dit is waar het nieuwe onderzoek van betekenis wordt: de interstellaire ruimte, met zijn hoge stralingsniveaus, drijft ongebruikelijke chemie aan die theoretisch de vorming van grotere, complexere moleculen zou kunnen bevorderen. Zoals Alfred Hopkinson, hoofdauteur van de studie, uitlegt: “Als aminozuren zich in de ruimte zouden kunnen aansluiten en het volgende niveau van complexiteit zouden kunnen bereiken… wanneer dat op een planetair oppervlak wordt afgeleverd, is er een nog positiever startpunt om leven te vormen.”
Ruimte in het laboratorium herscheppen
Om dit te testen werkten onderzoekers van de Universiteit van Aarhus in Denemarken samen met de HUN-REN Atomki-cyclotronfaciliteit in Hongarije. Ze simuleerden ruimteomstandigheden door met glycine gecoate ijskristallen te bombarderen met hoogenergetische protonen bij extreem lage temperaturen (-423,67 ° F). Met behulp van geavanceerde spectroscopische en massaspectrometrietechnieken analyseerden ze de resulterende producten.
Het experiment bevestigde dat glycinemoleculen reageerden om een dipeptide te vormen dat glycylglycine wordt genoemd, wat bewijst dat peptidebindingen zich spontaan in de ruimte kunnen vormen. Het team gebruikte deuteriumlabels om nauwkeurig bij te houden hoe deze moleculen met elkaar in wisselwerking stonden.
Voorbij dipeptiden: onverwachte complexiteit
Het onderzoek bracht meer aan het licht dan alleen dipeptiden. Onderzoekers hebben ook voorlopig N-formylglycinamide geïdentificeerd, een subeenheid die wordt gebruikt bij de productie van DNA-bouwstenen, wat suggereert dat er zich in de ruimte een nog breder scala aan organische moleculen kan vormen.
Deze bevinding is van cruciaal belang omdat het het scala aan potentiële routes voor het ontstaan van leven verbreedt. * “Als je zo’n breed scala aan verschillende soorten organische moleculen maakt, zou dat de oorsprong van het leven kunnen beïnvloeden op manieren waar we nog niet aan hadden gedacht”,* merkt Hopkinson op. De implicaties zouden ons begrip van de vroege omstandigheden op aarde kunnen veranderen.
Het team onderzoekt nu of andere aminozuren hetzelfde patroon volgen, wat mogelijk kan leiden tot de vorming van diverse peptiden met unieke chemische eigenschappen.
Dit onderzoek levert overtuigend bewijs dat de bouwstenen van het leven zich kunnen vormen onder realistische omstandigheden in de ruimte, waardoor de mogelijkheden voor het ontstaan van leven zowel op aarde als daarbuiten worden vergroot.
