Vetenskapen upptäcker livets ursprung: djuphavsventiler i fokus!

Vetenskapen upptäcker livets ursprung: djuphavsventiler i fokus!

Dr. Martina Preiner, en begåvad forskare vid Microcosm Earth Future Center Universitetet i Marburg och vid Max Planck Institute for Terrestrial Microbiology, fick nyligen ett Human Frontiers Science Grant. Detta pris uppmärksammar deras innovativa forskningsprojekt om livets ursprung. Preiner och hennes team fokuserar på att studera porösa mineralmiljöer och deras roll i uppkomsten av de första livsformerna.

En viktig fråga är att förstå interaktionerna mellan organiska kofaktorer och primära peptider som finns i geokemiskt formade miljöer. Biomolekyler som kallas kofaktorer spelar en viktig roll i biokemiska reaktioner och finns i alla organismer. I synnerhet bedrivs forskning om hur dessa komplexa molekyler inte bara kan uppstå från livlösa miljöer. Preiner planerar att bygga mineralpornätverk för att tillåta biomolekyler och enzymprekursorer att interagera.

Forskningsmetoder och mål

Forskargruppen kommer att undersöka en omfattande evolutionär historia av reaktionskontroll för att bygga självuppehållande reaktionsnätverk i laboratoriet. Forskningen bedrivs utifrån tre perspektiv: katalys på mineralytor, kemi i porösa miljöer och rekonstruktion av uråldriga enzymer. I teamet ingår förutom Martina Preiner även Cole Mathis från Arizona State University och Liam M. Longo från Earth-Life Science Institute. Ansökan valdes ut som en av de fem bästa grupperna av 111 inskickade.

Huvudmålet med projektet är att demonstrera hur ett protoenzymatiskt produktionssystem kan producera kofaktorer som är nödvändiga för livsformers överlevnad. Human Frontier Science Program, som främjar internationellt samarbete inom biovetenskaplig forskning, stödjer detta projekt ekonomiskt och stöds av flera länder och EU.

Hydrotermiska öppningar för djuphavsvatten: En nyckel till livets ursprung

Parallellt med Preiners forskning har ett internationellt forskarlag upptäckt att hydrotermiska ventiler under vattnet kan vara möjliga platser för bildandet av protoceller. Forskarna simulerade kemiska reaktioner som äger rum vid dessa djuphavsventiler och fann att mineraliserat varmvatten med löst CO2 och väte kan leda till bildandet av protoceller under rätt förhållanden. Köln fann också att lämpliga metallkatalysatorer är avgörande för dessa processer.

I ett laboratorieexperiment kunde forskarna visa att en reaktion vid 100 °C över natten omvandlar koldioxid och väte till myrsyra, acetater och pyruvater. Dessa produkter kan fungera som utgångsmaterial för bildning av andra organiska molekyler. Hittills har användningen av enzymer som katalysator varit nödvändig, men de nya rönen kan peka på vägen till det förflutna, där enkla kemiska reaktioner katalyserades av metaller och mineraler, vilket så småningom ledde till bildandet av mer komplexa nukleinsyror och proteiner.

Forskningen visar att väte fungerade som en central byggsten för tidiga biokemiska processer och understryker den viktiga roll som hydrotermiska system spelar i skapandet av liv. Resultaten av studierna ger också intressanta ledtrådar om övergången från geokemiska till biokemiska processer, som publicerades i tidskriften Nature Ecology & Evolution.

Att kombinera dessa två forskningsmetoder kan öppna en ny horisont i vår förståelse av livets ursprung på jorden. Innovativa tillvägagångssätt som Dr Preiner och hennes kollegor är avgörande för att reda ut de komplexa mekanismer som i slutändan ledde till de första livsformerna.