Videnskaben opdager livets oprindelse: dybhavsåbninger i fokus!

Videnskaben opdager livets oprindelse: dybhavsåbninger i fokus!

Dr. Martina Preiner, en talentfuld forsker ved Microcosm Earth Future Center Universitetet i Marburg og på Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology, modtog for nylig en Human Frontiers Science Grant. Denne pris anerkender deres innovative forskningsprojekter om livets oprindelse. Preiner og hendes team fokuserer på at studere porøse mineralmiljøer og deres rolle i fremkomsten af ​​de første livsformer.

En vigtig bekymring er at forstå interaktionerne mellem organiske cofaktorer og primære peptider, der findes i geokemisk formede miljøer. Biomolekyler kendt som cofaktorer spiller en væsentlig rolle i biokemiske reaktioner og er til stede i alle organismer. Der bliver især forsket i, hvordan disse komplekse molekyler ikke blot kan opstå fra livløse miljøer. Preiner planlægger at konstruere mineralporenetværk for at tillade biomolekyler og enzymprækursorer at interagere.

Forskningsmetoder og -mål

Forskerholdet vil undersøge en omfattende evolutionær historie om reaktionskontrol for at opbygge selvbærende reaktionsnetværk i laboratoriet. Forskningen udføres ud fra tre perspektiver: Katalyse på mineralske overflader, kemi i porøse miljøer og rekonstruktion af ældgamle enzymer. Ud over Martina Preiner omfatter holdet også Cole Mathis fra Arizona State University og Liam M. Longo fra Earth-Life Science Institute. Ansøgningen blev udvalgt som en af ​​de fem bedste grupper ud af 111 indsendte.

Hovedmålet med projektet er at demonstrere, hvordan et protoenzymatisk produktionssystem kan producere cofaktorer, der er nødvendige for overlevelse af livsformer. Human Frontier Science Programme, som fremmer internationalt samarbejde inden for biovidenskabelig forskning, støtter dette projekt økonomisk og er støttet af flere lande og EU.

Dybhavshydrotermiske ventilationsåbninger: En nøgle til livets oprindelse

Sideløbende med Preiners forskning har et internationalt forskerhold opdaget, at hydrotermiske undervandsventiler kan være mulige steder for dannelse af protoceller. Forskerne simulerede kemiske reaktioner, der finder sted ved disse dybhavsåbninger, og fandt ud af, at mineraliseret varmt vand med opløst CO2 og brint kan føre til dannelsen af ​​protoceller under de rette forhold. Köln fandt også, at egnede metalkatalysatorer er afgørende for disse processer.

I et laboratorieforsøg kunne forskerne vise, at en reaktion ved 100 °C natten over omdanner kuldioxid og brint til myresyre, acetater og pyruvater. Disse produkter kan tjene som udgangsmateriale til dannelsen af ​​andre organiske molekyler. Indtil nu var brugen af ​​enzymer som katalysator nødvendig, men de nye resultater kan pege på fortiden, hvor simple kemiske reaktioner blev katalyseret af metaller og mineraler, hvilket til sidst førte til dannelsen af ​​mere komplekse nukleinsyrer og proteiner.

Forskningen viser, at brint fungerede som en central byggesten for tidlige biokemiske processer og understreger den vigtige rolle, som hydrotermiske systemer spiller i skabelsen af ​​liv. Resultaterne af undersøgelserne giver også interessante spor om overgangen fra geokemiske til biokemiske processer, som blev publiceret i tidsskriftet Nature Ecology & Evolution.

At kombinere disse to forskningstilgange kan åbne en ny horisont i vores forståelse af livets oprindelse på Jorden. Innovative tilgange som dem af Dr. Preiner og hendes kolleger er afgørende for at optrevle de komplekse mekanismer, der i sidste ende førte til de første livsformer.