Rumsten afslører livets kemiske byggeklodser
De seneste analyser af prøver fra asteroiden Ryugu viser, at denne mørke klump, der kredser nær Jorden, indeholder samtlige nøglemolekyler, der er nødvendige for at opbygge DNA og RNA. Forskerne ser dette som et stærkt indicium for, at livets frø kan have nået vores planet fra det ydre rum.
Japanske astrobiolger har formået at identificere en komplet samling af genetiske kodes kemiske byggeklodser i materialet fra asteroiden — noget, der aldrig er lykkedes før. Hvis de samme molekyler findes på forskellige himmellegemer i solsystemet, betyder det, at ingredienserne til liv ikke nødvendigvis er forbeholdt vores egen planet.
Et forskerhold fra Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology har offentliggjort resultaterne i det anerkendte tidsskrift Nature Astronomy. Eksperterne fremhæver, at lignende fund er gjort i prøver fra en anden asteroide, Bennu. Når to uafhængige tilfælde peger i samme retning, vinder hypotesen om livsvigtige stoffers kosmiske oprindelse betydelig troværdighed.
Asteroiden der husker solsystemets begyndelse
Ryugu er en lille asteroide på cirka 900 meter i diameter med en karakteristisk diamantform. På afstand minder den om et stykke grus med afrundede kanter. Dens overflade er meget mørk og rig på kulforbindelser, hvilket straks fangede opmærksomheden hos forskere, der studerer livets oprindelse.
I 2014 sendte det japanske rumagentur rumfartøjet Hayabusa2 afsted mod asteroiden. Sonden tilbagelagde cirka 300 millioner kilometer, landede på Ryugu to forskellige steder, indsamlede materiale og bragte det sikkert tilbage til Jorden i 2020. To sæt prøver ankom til laboratorierne, hver med en vægt på 5,4 gram. Det er ikke meget, men for kemikere og astrobiolger er det en sand skat.
Ryugu hører til blandt de ældste kendte tidskapsler i solsystemet. Dens materiale har nærmest ikke ændret sig i milliarder af år. Det giver forskerne mulighed for bogstaveligt talt at kigge ind i den kemiske fortid — en æra, hvor Jorden stadig var under dannelse og endnu ikke var et sted, der var venligt stemt over for liv, som vi kender det.
Livets fem bogstaver fundet på ét sted
Alle organismer koder information i DNA og RNA. Man kan forestille sig dem som en brugermanual til kroppen, skrevet i et særligt kemisk alfabet. Dette alfabet består af fem såkaldte kvælstofbaser, ofte kaldet livets bogstaver:
- Adenin (A) – til stede i både DNA og RNA
- Guanin (G) – fælles for begge typer genetisk materiale
- Cytosin (C) – forekommer i både DNA og RNA
- Thymin (T) – karakteristisk for DNA
- Uracil (U) – typisk for RNA
I meteoritter og andre rumprøver har forskere tidligere fundet enkelte forbindelser fra denne gruppe eller kombinationer af dem. Der manglede altid noget, og det var derfor vanskeligt med fuld overbevisning at hævde, at det kosmiske rum havde leveret et komplet sæt til opbygning af gener.
Det ændrede sig med analysen af materialet fra Ryugu. Holdet fra Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology identificerede samtlige fem baser i prøverne. Det drejer sig ikke om svage sporsignaler i data, men om klare, målbare mængder bekræftet af uafhængige kemiske metoder. I en håndfuld kosmisk grus lå det komplette sæt kemiske bogstaver, der kræves for at skrive livets kode.
For forskerne er det et signal om, at livets bestanddele ikke er noget ekstraordinært, begrænset til vores planet. De synes snarere at være et naturligt produkt af de processer, der fandt sted i de primordiale gas- og støvskyer, som solsystemet opstod af.
Thymin ændrer historien om DNA og RNA's oprindelse
Særlig opmærksomhed vækker tilstedeværelsen af thymin. Tidligere studier af Ryugu pegede primært på uracil, hvilket passede fint ind i den populære hypotese om, at RNA kom først — et enklere og ældre system til opbevaring af information. DNA formodes at være opstået senere, på den unge Jord.
Den nye analyse komplicerer dette scenarie. Hvis uracil og thymin begge optræder i prøver fra en så gammel asteroide, betyder det, at betingelserne for dannelsen af mere komplekse molekyler, der er typiske for DNA, herskede i de mørke hjørner af det kosmiske stof, længe inden Jorden blev et bebobart sted.
Thymins tilstedeværelse antyder, at opskriften på DNA ikke nødvendigvis opstod på Jorden. Den kan have ankommet med asteroider og kometer. Bemærkelsesværdigt er det, at lignende resultater for nylig er opnået af forskere, der analyserede materiale fra asteroiden Bennu, hvor den komplette gruppe af fem baser ligeledes dukkede op. To uafhængige fund på to forskellige himmellegemer gør argumentet langt mere overbevisende.
Forskerne fra det japanske hold bemærker, at opdagelsen af thymin åbner nye spørgsmål om rækkefølgen af genetiske systemers opståen. Hvis DNA's byggeklodser allerede var tilgængelige i solsystemets tidligste faser, må vi genoverveje forestillingen om en gradvis udvikling fra RNA til DNA.
Det kosmiske leveringsscenarie: sådan kan livet være startet
Det japanske hold går et skridt videre og fremlægger et samlet billede af, hvad der kan have udspillet sig for nogle milliarder år siden. Ifølge dem opstod der i solsystemets ydre områder talrige asteroider og kometer, rige på kulforbindelser, vand og en bred vifte af komplekse organiske molekyler — herunder baserne fra DNA og RNA.
Med tiden begyndte planeternes tyngdekraft og små baneskift at presse en del af dem ind mod systemets indre. Nogle passerede den unge Jord i sikker afstand, mens andre ramte dens overflade. Hvert sådant sammenstød kan have spredt en kemisk startpakke ud over planetens overflade.
Hvis denne regn af asteroider varede i hundredvis af millioner af år, kan Jorden bogstaveligt talt være blevet dækket af det materiale, der over tid gav anledning til de første selvreplikerende molekyler. Det er endnu usikkert, hvor lang tid det tog, og i præcis hvilke omgivelser det skete — om det var i havet eller måske i varme kilder — men de nye data fra Ryugu gør den kosmiske oprindelse af dele af livets bestanddele til langt mere end en eksotisk tanke.
Forskerne understreger desuden, at lignende processer kan have fundet sted i andre planetariske systemer. Hvis organiske molekyler er et sædvanligt biprodukt af planetdannelse, kan mange andre verdener ligeledes have fået en chance for at antænde liv. Denne antagelse udvider mulighederne for søgningen efter liv uden for Jorden markant.
Hvad prøverne stadig gemmer, og hvordan forskningen fortsætter
Resultaterne er nået frem til det prestigefyldte tidsskrift Nature Astronomy, men arbejdet med prøverne er langtfra afsluttet. Laboratorierne undersøger stadig partikler fra Ryugu under mikroskoper med enorm opløsning og leder efter yderligere klasser af organiske forbindelser: aminosyrer, sukkerarter og bestanddele af lipider.
Forskerne ønsker også at fastslå præcist, hvordan DNA- og RNA-baserne opstod på asteroiden. Blev de dannet i den kolde tåge, hvorfra solsystemet formede sig, eller måske direkte på Ryugu som følge af reaktioner mellem is, mineraler og kosmisk stråling? Svaret kan vise, hvilken type objekter man fremover bør lede efter som kemiske biblioteker.
Holdet planlægger at anvende avancerede teknikker som højopløsnings-massespektrometri og røntgendiffraktion til at identificere yderligere organiske strukturer. Hvert nyt molekyle hjælper med at samle det komplette billede af solsystemets tidligste kemiske inventar.
Hvorfor denne historie også angår det almindelige menneske
Ved første øjekast lyder det som et fjernt og abstrakt emne. Men i praksis hjælper det os med at forstå, hvor bemærkelsesværdigt et fænomen livet egentlig er — og hvor let det kunne have udeblevet. Hvis der i det unge solsystem var opstået færre kulstofrige asteroider, eller hvis deres baner havde set anderledes ud, kunne Jorden være forblevet en ufrugtbar, stenet kugle med oceaner, men uden poesi, musik og teknologi.
For en del forskere er det også et argument for, at søgningen efter liv uden for Jorden ikke blot bør fokusere på planeter, der ligner vores egen, men også på deres omgivelser: asteroidebælter, kometskyer og små legemer i nærheden. Hvis komplette sæt genetiske molekyler kredser dér, kan mange planeter have fået chancen for at tænde deres eget livs gnist.
Det er værd at bemærke, at metoderne til analyse af så gamle og følsomme prøver videreudvikler teknologier, der siden finder anvendelse i helt jordnære discipliner — fra medicin over materialeteknologi til analyse af miljøforurening. Prøverne fra Ryugu er derfor ikke blot historien om, hvor vi kommer fra, men også en drivkraft bag nye værktøjer, der om få år kan dukke op på hospitaler og i laboratorier verden over. Er det ikke fascinerende, at en håndfuld rumsten kan ændre vores syn på vores egen eksistens?
