drei Meteoriten Wissenschaftler haben kürzlich die molekularen Bausteine der DNA und ihrer Cousine RNA entdeckt. Eine Teilmenge dieser Bausteine wurde bereits in Meteoriten entdeckt, aber der Rest der Gruppe schien auf mysteriöse Weise in Weltraumgesteinen zu fehlen – bis jetzt.
Die neue Entdeckung stützt die Idee, dass ein Meteoritenhagel die molekularen Bestandteile geliefert haben könnte, die vor etwa vier Milliarden Jahren benötigt wurden, um frühes Leben auf der Erde zu beginnen.
Allerdings sind nicht alle davon überzeugt, dass alles, was entdeckt wurde, neu ist DNS Die Zutaten sind außerirdischen Ursprungs; Stattdessen könnten einige in Meteoriten gelandet sein, nachdem Steine auf die Erde gefallen waren, sagte Michael Callahan, ein analytischer Chemiker, Astrobiologe und außerordentlicher Professor an der Boise State University, der nicht an der Studie beteiligt war. „Zusätzliche Studien sind erforderlich“, um diese Möglichkeit auszuschließen, sagte Callahan in einer E-Mail gegenüber Live Science.
Er fügte hinzu, dass unter der Annahme, dass alle Verbindungen tatsächlich aus dem Weltraum stammen, eine Untergruppe ihrer Bausteine – eine Klasse von Verbindungen, die als Pyrimidine bekannt sind – in „extrem niedrigen Konzentrationen“ in Meteoriten auftauchte. Diese Entdeckung deutet darauf hin, dass die ersten genetischen Moleküle der Welt nicht aufgrund des Zustroms von DNA-Komponenten aus dem Weltraum entstanden sind, sondern als Ergebnis geochemischer Prozesse, die sich früh auf der Erde abspielten, sagte er.
sagte Jim Cleaves, ein Geochemiker und Präsident der International Society for the Study of the Origin of Life, der nicht an der Studie beteiligt war. Diese Frage wird noch untersucht.
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Die Grundbausteine des Lebens in Weltraumfelsen
DNA-Komponenten u RNS Es wurde bereits in Meteoriten gefunden, Live Science zuvor berichtet. Insbesondere wurde festgestellt, dass diese Weltraumgesteine Nukleobasen enthalten, die stickstoffhaltigen Verbindungen, die als „Buchstaben“ im genetischen Code für DNA und RNA dienen. Nukleare Basen gibt es in fünf grundlegenden Geschmacksrichtungen – Adenin (A), Thymin (T), Guanin (G), Cytosin (C) und Uracil (U) – aber zuvor wurden nur A, G und U in Meteoriten identifiziert.
Jetzt in einer Studie, die am Dienstag (26. April) in der Zeitschrift veröffentlicht wurde NaturkommunikationWissenschaftler haben berichtet, alle fünf Nuklearbasen im Inneren gefunden zu haben Kohlenstoff– Ihre Meteoriten sind reich. Dazu gehörten Spuren aller drei Pyrimidine: Cytosin, Uracil und Thymin. „Insbesondere die Entdeckung von Cytosin ist überraschend“, sagte Yasuhiro Oba, außerordentlicher Professor am Institute of Low Temperature Sciences der Universität Hokkaido in Japan und Erstautor der Studie, da Cytosin relativ instabil ist und wahrscheinlich mit Wasser reagiert. .
Obwohl Thymin und Cytosin bisher nicht in Meteoriten gefunden wurden, deuten Laborstudien darauf hin, dass diese nuklearen Basen möglicherweise unentdeckt in Weltraumgestein lauern, das mit der Erde kollidierte.
Beispielsweise haben Wissenschaftler in Laborumgebungen die chemischen Bedingungen des interstellaren Raums – des Raums zwischen den Sternen – nachgebildet, wo massive Gas- und Staubwolken etwa 10 messen Kelvin (minus 441,67 Grad Fahrenheit oder minus 263,15 Grad Celsius) und den Ursprung Asteroiden Meteoriten können gefunden werden. Durch diese Experimente synthetisierten die Forscher Thymin, Cytosin und andere primäre Nukleobasen, was darauf hinweist, dass alle diese Verbindungen theoretisch in Meteoriten nachgewiesen werden könnten, stellen die Studienautoren in ihrem Bericht fest.
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Also machte sich das Team auf die Suche nach diesen Nuklearbasen in drei bekannten Meteoriten. „Die Steine von Murchison, Murray und Tagish Lake gehören zu einer Klasse von Meteoriten, die als kohlenstoffhaltige Chondriten bezeichnet werden und von denen bekannt ist, dass sie viele organische Verbindungen enthalten“, sagte Callahan.
Beispielsweise seien in den drei Meteoriten Kohlenwasserstoffe und die Bausteine von Proteinen (Aminosäuren) identifiziert worden, sagte Oba. Außerdem, bei früheren ArbeitenOba und Kollegen entdeckten ein schwer fassbares Molekül namens Hexamethylentetramin (HMT), von dem angenommen wird, dass es ein wichtiger Vorläufer für organische Moleküle in Weltraumgestein ist. Laut NASA.
In ihrer neuesten Studie verwendeten die Forscher eine Technik namens Hochleistungsflüssigkeitschromatographie, bei der unter Druck stehendes Wasser verwendet wird, um Meteoritenproben in ihre Bestandteile zu trennen. Auf diese Weise extrahierte das Team die Kernbasen aus jeder Probe und analysierte die Basen dann mit Massenspektrometrie, einer Technik, die die chemische Zusammensetzung des Materials bis ins kleinste Detail enthüllte. Diese Methode „ermöglichte es uns, nukleare Basen in sehr geringen Konzentrationen zu erkennen, so niedrig wie Teile pro Billion“, sagte Oba gegenüber WordsSideKick.com.
Die Analyse ergab, dass alle Meteoriten Adenin und Guanin trugen. Die Murchison-Proben enthielten auch Uracil, während andere Meteoriten mindestens ein Uracil-Isomer trugen, d. h. eine Verbindung mit der gleichen Anzahl und Art von Uracil-Atomen, aber in einer anderen räumlichen Anordnung. Darüber hinaus enthielten die Proben von Murchison und Tagish Lake Thymin, und der Murray-Meteorit enthielt Thyminisomere. Alle Meteoriten enthielten Cytosin zusammen mit verschiedenen Isomeren der Verbindung.
noch Unsicherheit
Um zu verifizieren, dass die Nuklearbasen außerirdischen Ursprungs und nicht das Ergebnis terrestrischer Kontamination waren, wiederholte das Team die experimentellen Verfahren ohne jegliches Meteoritenmaterial in den Testkammern. Bei diesen sogenannten Leertests wurden keine Nuklearbasen entdeckt.
Das Team hatte auch Zugang zu Bodenproben von der Stelle, an der der Murchison-Meteorit zum ersten Mal auf die Erde fiel. Oba sagte, sie hätten einige Nuklearbasen im Boden entdeckt, aber „ihre Verteilung und Konzentration unterscheidet sich deutlich von denen von Meteoriten“. Außerdem traten einige spezifische Isomere nur in Meteoriten und nicht in der Bodenprobe auf; Diese „einzelnen Isomere“ werden auf der Erde selten gesehen und sind daher wahrscheinlich keine Schadstoffe von der Planetenoberfläche, sagte Cleaves.
Durch den Vergleich der Vielfalt der im Meteoriten gefundenen Nuklearbasen mit denen im Boden kam das Team zu dem Schluss, dass sich die Verbindungen im Weltraumgestein im Weltraum gebildet haben, sagte Oba. Aus diesem Grund spekulieren sie, dass Nuklearbasen „zur Entstehung der genetischen Merkmale des ältesten Lebens auf der Erde beigetragen haben“, schrieben die Autoren.
In Bezug auf diese Punkte, sagte Callahan, gebe es jedoch noch einige Unsicherheiten.
Die von den Forschern analysierte Bodenprobe enthält höhere Konzentrationen von Cytosin, Uracil und Thymin als sie im Murchison-Meteoriten gefunden wurden, sagte Callahan, „es ist also schwer zu sagen, wie viel Außerirdischer im Vergleich zur Erde im Meteoriten ist.“ Darüber hinaus identifizierte das Team keinen spezifischen chemischen Prozess, der C, U, T und ihre verschiedenen Isomere produzieren würde; Eine solche Analyse hätte die Idee unterstützt, dass sich alle Verbindungen im interstellaren Raum gebildet haben.
Eine andere Möglichkeit, um festzustellen, ob Atombasen tatsächlich aus dem Weltraum herabsteigen, besteht darin, die Formen von Kohlenstoff und Stickstoff zu untersuchen, die sie enthalten, sagte Cleaves gegenüber WordsSideKick.com. Diese Elemente kommen in verschiedenen Geschmacksrichtungen vor, Isotope genannt, die die gleiche Anzahl von Protonen, aber eine unterschiedliche Anzahl von Neutronen haben. Das Material der Erde enthält andere Anteile an Kohlenstoffisotopen und Stickstoffisotopen als im Weltraum, sagte Callahan, daher können solche Analysen helfen, terrestrische Nuklearbasen von denen außerirdischer zu unterscheiden. Leider erfordern Experimente wie dieses eine beträchtliche Menge an Meteoritenmaterial, um durchgeführt zu werden, und können daher schwierig durchzuführen sein, sagte Cleaves.
Selbst wenn die entdeckten Elemente C, T und U außerirdisch waren, lässt ihre vernachlässigbare Anwesenheit in Meteoriten Zweifel an der Theorie aufkommen, dass das erste Leben auf der Erde mit DNA-Komponenten aus dem Weltraum kultiviert wurde, sagte Callahan. „Wenn diese Ergebnisse für typische Pyrimidinkonzentrationen in Meteoriten repräsentativ sind, ist es wahrscheinlich, dass die frühe geochemische Synthese der Erde für die Entstehung von genetischem Material verantwortlich war, und nicht der Eintrag von außerirdischer Leitung“, sagte er.
In Zukunft planen Uba und seine Kollegen, nach Nuklearbasen in Material zu suchen, das direkt von Asteroiden gesammelt wurde, und nicht in Meteoriten auf der Erde, sagte Uba gegenüber WordsSideKick.com; Dadurch kann das Problem der landgebundenen Schadstoffe verringert werden. Beispielsweise hat die japanische Raumsonde Hayabusa2 kürzlich den Asteroiden Ryugu zur Erde gebracht, Live Science zuvor berichtetDie NASA-Sonde OSIRIS-REx soll 2023 Proben des erdnahen Asteroiden Bennu berühren. Laut Space.com.
Ursprünglich veröffentlicht auf Live Science.
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