Vitenskapen oppdager livets opprinnelse: dyphavsventiler i fokus!

Vitenskapen oppdager livets opprinnelse: dyphavsventiler i fokus!

Dr. Martina Preiner, en talentfull forsker ved Microcosm Earth Future Center Universitetet i Marburg og ved Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology, mottok nylig et Human Frontiers Science Grant. Denne prisen anerkjenner deres innovative forskningsprosjekter om livets opprinnelse. Preiner og hennes team fokuserer på å studere porøse mineralmiljøer og deres rolle i fremveksten av de første livsformene.

En sentral bekymring er å forstå interaksjonene mellom organiske kofaktorer og primære peptider som finnes i geokjemisk formede miljøer. Biomolekyler kjent som kofaktorer spiller en viktig rolle i biokjemiske reaksjoner og er tilstede i alle organismer. Spesielt forskes det på hvordan disse komplekse molekylene ikke bare kan oppstå fra livløse miljøer. Preiner planlegger å konstruere mineralporenettverk for å tillate biomolekyler og enzymforløpere å samhandle.

Forskningsmetoder og mål

Forskerteamet vil undersøke en omfattende evolusjonær historie med reaksjonskontroll for å bygge selvopprettholdende reaksjonsnettverk i laboratoriet. Forskningen utføres fra tre perspektiver: katalyse på mineraloverflater, kjemi i porøse miljøer og rekonstruksjon av eldgamle enzymer. I tillegg til Martina Preiner inkluderer teamet også Cole Mathis fra Arizona State University og Liam M. Longo fra Earth-Life Science Institute. Søknaden ble valgt ut som en av de fem beste gruppene av 111 innsendte.

Hovedmålet med prosjektet er å demonstrere hvordan et protoenzymatisk produksjonssystem kan produsere kofaktorer som er nødvendige for overlevelse av livsformer. Human Frontier Science Program, som fremmer internasjonalt samarbeid innen biovitenskapelig forskning, støtter dette prosjektet økonomisk og er støttet av flere land og EU.

Hydrotermiske dyphavsventiler: En nøkkel til livets opprinnelse

Parallelt med Preiners forskning har et internasjonalt forskerteam oppdaget at hydrotermiske ventiler under vann kan være mulige steder for dannelse av protoceller. Forskerne simulerte kjemiske reaksjoner som finner sted ved disse dyphavsventilene og fant at mineralisert varmt vann med oppløst CO2 og hydrogen kan føre til dannelse av protoceller under de rette forholdene. Köln fant også at egnede metallkatalysatorer er avgjørende for disse prosessene.

I et laboratorieeksperiment kunne forskerne vise at en reaksjon ved 100 °C over natten omdanner karbondioksid og hydrogen til maursyre, acetater og pyruvater. Disse produktene kan tjene som utgangsmateriale for dannelsen av andre organiske molekyler. Inntil nå har bruken av enzymer som katalysator vært nødvendig, men de nye funnene kan vise veien til fortiden, der enkle kjemiske reaksjoner ble katalysert av metaller og mineraler, som til slutt førte til dannelsen av mer komplekse nukleinsyrer og proteiner.

Forskningen viser at hydrogen fungerte som en sentral byggestein for tidlige biokjemiske prosesser og understreker den viktige rollen til hydrotermiske systemer i skapelsen av liv. Resultatene av studiene gir også interessante ledetråder om overgangen fra geokjemiske til biokjemiske prosesser, som ble publisert i tidsskriftet Nature Ecology & Evolution.

Å kombinere disse to forskningstilnærmingene kan åpne en ny horisont i vår forståelse av livets opprinnelse på jorden. Innovative tilnærminger som Dr. Preiner og hennes kolleger er avgjørende for å avdekke de komplekse mekanismene som til slutt førte til de første livsformene.