Het vroegste leven is mogelijk ontstaan ​​in vijvers, niet in oceanen

De plek voor die wetenschappen waarbij niet wordt, of kan worden, voldaan aan wetenschappelijke criteria.
Plaats reactie
Gebruikersavatar
univers
Observer
Berichten: 33354
Lid geworden op: 27 jan 2013, 11:10

Het vroegste leven is mogelijk ontstaan ​​in vijvers, niet in oceanen

Bericht door univers » 16 apr 2019, 08:18

Studie vindt dat ondiepe watermassa's waarschijnlijk meer geschikt zijn voor de eerste levensvormen van de aarde.

Afbeelding

Primitieve vijvers hebben mogelijk een geschikte omgeving verschaft voor het brouwen van de eerste levensvormen van de aarde, meer nog dan oceanen, een nieuwe MIT-studie vindt.

Onderzoekers melden dat ondiepe watermassa's, in de orde van 10 centimeter diep, hoge concentraties hadden kunnen bevatten van wat volgens veel wetenschappers een belangrijk ingrediënt is voor het beginnende leven op aarde: stikstof.

In ondiepe vijvers zou stikstof, in de vorm van stikstofoxiden, een goede kans hebben op voldoende accumulatie om te reageren met andere verbindingen en aanleiding geven tot de eerste levende organismen. In veel diepere oceanen zou stikstof het moeilijker hebben gemaakt om een ​​significante, levenskatalyserende aanwezigheid te vestigen, zeggen de onderzoekers.

"Onze algemene boodschap is, als je denkt dat de oorsprong van leven vaste stikstof vereist, zoals veel mensen doen, dan is het moeilijk om de oorsprong van het leven in de oceaan te laten gebeuren", zegt hoofdauteur Sukrit Ranjan, een postdoc in het Department of Earth van het MIT , Atmospheric and Planetary Sciences (EAPS). "Het is veel gemakkelijker om dat in een vijver te laten gebeuren."

Ranjan en zijn collega's hebben vandaag hun resultaten gepubliceerd in het tijdschrift Geochemistry, Geophysics, Geosystems. De co-auteurs van de paper zijn Andrew Babbin, de Doherty Assistant Professor in Ocean Utilization in EAPS, samen met Zoe Todd en Dimitar Sasselov van de Universiteit van Harvard, en Paul Rimmer van de Universiteit van Cambridge.

Een band verbreken

Als primitief leven inderdaad voortkwam uit een kernreactie met stikstof, zijn er twee manieren waarop wetenschappers denken dat dit kan zijn gebeurd. De eerste hypothese betreft de diepe oceaan, waar stikstof, in de vorm van stikstofoxiden, zou kunnen hebben gereageerd met koolstofdioxide dat uit hydrothermale ventilatieopeningen borrelt, om de eerste moleculaire bouwstenen van het leven te vormen.

De tweede op stikstof gebaseerde hypothese voor de oorsprong van het leven omvat RNA - ribonucleïnezuur, een molecuul dat vandaag de dag codeert voor onze genetische informatie. In zijn primitieve vorm was RNA waarschijnlijk een vrij zwevend molecuul. Wanneer ze in contact zijn met stikstofoxiden, geloven sommige wetenschappers dat RNA chemisch geïnduceerd zou kunnen zijn om de eerste moleculaire levensketens te vormen. Dit proces van RNA-vorming had kunnen plaatsvinden in de oceanen of in ondiepe meren en vijvers.

Stikstofoxiden werden waarschijnlijk afgezet in waterlichamen, inclusief oceanen en vijvers, als restanten van de afbraak van stikstof in de atmosfeer van de aarde. Atmosferische stikstof bestaat uit twee stikstofmoleculen, verbonden via een sterke drievoudige binding, die alleen kan worden verbroken door een extreem energetische gebeurtenis - namelijk bliksem.

"Bliksem is als een heel intense bom die afgaat", zegt Ranjan. "Het produceert genoeg energie dat het die drievoudige binding in ons atmosferische stikstofgas verbreekt, om stikstofoxiden te produceren die vervolgens in waterlichamen kunnen regenen."

Wetenschappers geloven dat er genoeg bliksemschicht door de vroege atmosfeer zou kunnen zijn geweest om een ​​overvloed aan stikstofoxiden te produceren om de oorsprong van het leven in de oceaan van brandstof te voorzien. Ranjan zegt dat wetenschappers hebben aangenomen dat dit aanbod van bliksem-gegenereerde stikstofoxiden relatief stabiel was zodra de verbindingen de oceanen binnenkwamen.

In deze nieuwe studie identificeert hij echter twee significante "putten", of effecten die een aanzienlijk deel van de stikstofoxiden hadden kunnen vernietigen, vooral in de oceanen. Hij en zijn collega's keken door de wetenschappelijke literatuur en ontdekten dat stikstofoxiden in water kunnen worden afgebroken door interacties met het ultraviolette licht van de zon, en ook met opgelost ijzer dat is afgetapt van primitieve oceanische rotsen.

Ranjan zegt dat zowel ultraviolet licht als opgelost ijzer een aanzienlijk deel van de stikstofoxiden in de oceaan zou hebben vernietigd, waardoor de verbindingen als gasvormige stikstof weer in de atmosfeer terechtkomen.

"We hebben laten zien dat als je deze twee nieuwe putten meeneemt waar mensen nog niet eerder over hadden nagedacht, dat de concentraties van stikstofoxiden in de oceaan met een factor 1000 onderdrukt, in vergelijking met wat mensen eerder berekenden," zegt Ranjan.

"Een kathedraal bouwen"

In de oceaan zouden ultraviolet licht en opgelost ijzer stikstofoxiden veel minder beschikbaar hebben gemaakt voor het synthetiseren van levende organismen. In ondiepe vijvers zou het leven echter een betere kans hebben gehad om vast te houden. Dat komt vooral omdat vijvers veel minder volume hebben waarover verbindingen kunnen worden verdund. Als gevolg daarvan zouden stikstofoxiden in vijvers tot veel hogere concentraties zijn opgebouwd. Alle "putten", zoals UV-licht en opgelost ijzer, zouden minder effect hebben gehad op de totale concentraties van de verbinding.

Ranjan zegt dat hoe ondieper de vijver, hoe groter de kans dat stikstofoxiden in contact zouden moeten komen met andere moleculen, en met name RNA, om de eerste levende organismen te katalyseren.

"Deze vijvers hadden van 10 tot 100 centimeter diep kunnen zijn, met een oppervlakte van tientallen vierkante meters of groter", zegt Ranjan. "Ze zouden vandaag lijken op Don Juan Pond in Antarctica, met een zomerseizoendiepte van ongeveer 10 centimeter."

Dat lijkt misschien niet veel water, maar volgens hem is dat precies het punt: in milieus zouden alle diepere of grotere stikstofoxiden gewoon te verdund zijn geweest, waardoor deelname aan de chemie van oorsprong-van-leven uitgesloten was. Andere groepen hebben geschat dat, ongeveer 3,9 miljard jaar geleden, net voordat de eerste tekenen van leven op Aarde verschenen, er misschien ongeveer 500 vierkante kilometer ondiepe vijvers en meren over de hele wereld zijn geweest.

"Dat is uiterst klein, vergeleken met de hoeveelheid meren die we vandaag hebben," zegt Ranjan. "Echter, in verhouding tot de hoeveelheid prebiotische chemici op het oppervlak die nodig zijn om het leven op gang te krijgen, is het behoorlijk voldoende."

Het debat over de vraag of het leven is ontstaan ​​in vijvers versus oceanen is niet helemaal opgelost, maar Ranjan zegt dat de nieuwe studie één overtuigend bewijs levert voor de eerste.

"Deze discipline lijkt minder op het omverwerpen van een rij dominostenen, en meer op het bouwen van een kathedraal", zegt Ranjan. "Er is geen echt 'aha'-moment. Het is meer alsof je de ene observatie na de andere geduldig opbouwt, en het beeld dat opkomt is dat over het algemeen vele prebiotische synthese-routes chemisch eenvoudiger lijken in vijvers dan oceanen. "

http://news.mit.edu/2019/earth-earliest ... ceans-0412
Een mens is net een open boek, je moet het enkel kunnen lezen.

Plaats reactie