Syntyikö elämä maalla eikä meressä?

Maapallon ensimmäinen solutason elämä kehittyi todennäköisesti vulkaanisesti kuumentuneen höyryn lämmittämissä mutapadoissa, kertoo uusi tutkimus.

maanantai 20. helmikuuta 2012 teksti Dave Mosher, National Geographic News

Maapallon ensimmäinen solutason elämä kehittyi alkumerien sijaan todennäköisesti limamaisen mudan täyttämissä lammikoissa, joita lämmitti vulkaanisesti kuumentunut höyry, sanovat tutkijat.

Tuoreimpaan solututkimukseen ja geologiseen tutkimukseen perustuva teoria on linjassa sen kanssa, mitä luonnontieteilijä Charles Darwinkin esitti: hänen mukaansa elämä saattoi kehittyä ravinteikkaassa "lämpimässä pikkulammikossa".

Tästä Darwinin varhaisesta maalailusta huolimatta viime vuosina vallalla ovat olleet merellistä alkuperää painottavat teoriat, koska meritutkijat löytävät jatkuvasti uusia elämän keitaita merenpohjasta.

Näissä syvänmeren ekosysteemeissä yksinkertaiset mutta sitkeät mikrobit rouskuttavat kuumista vulkaanisista purkausaukoista tupruavia myrkyllisiä mineraaleja, ja moni tutkija arveleekin ensimmäisten solujen kenties syntyneen juuri tuollaisissa oloissa.

Uuden tutkimuksen tekijät kuitenkin väittävät, että kaikkien solujen ohuen solukalvon alla suurella vaivalla pidettävä elintärkeä neste on täysin erilaista kuin muinainen merivesi.

Heidän mukaansa soluneste muistuttaa sen sijaan hyvin pitkälti tiivistyneitä höyryjä, joita muodostuu maalla olevissa vulkaanisissa mutalähteissä.

Kyseisissä maallisissa ympäristöissä kaliumin ja natriumin pitoisuusero on yhtä suuri kuin elävissä soluissa. Meriympäristöissä natriumia taas on aivan liian paljon.

"Jotta solut voisivat tuottaa proteiineja, siis molekulaarisia moottoreitaan, ne tarvitsevat paljon kaliumia. Natrium estää kyseistä toimintaa", sanoo yksi tutkimuksen kirjoittajista, saksalaisen Osnabrückin yliopiston biofyysikko Armen Mulkidjanian.

"Elämää ei voi olla ilman proteiinintuotantoa, joten kaliumtason pitää olla korkea."

Viisas solu on laiska

Nykyisin elävät solut pumppaavat monimutkaisten proteiinien avulla liian natriumin solukalvon läpi ulos pystyäkseen toimimaan kunnolla.

Ensimmäisillä soluilla ei kuitenkaan ollut käytössään tuota keinoa – vain alkukantaiset solukalvot ja ne ravinteet, joita ne onnistuivat kahmimaan sisäänsä.

Sen seurauksena ensimmäiset solut olivat hyvin läpäiseviä ja täysin ympäristönsä armoilla, joten kaliumia oli oltava reilusti natriumia enemmän.

Muinaisessa ja nykyisessäkin merivedessä taas on 40 kertaa niin paljon natriumia kuin kaliumia.

Tämän rajoitteen tiedostaen Mulkidjanian kollegoineen kysyi neuvoa geologeilta ymmärtääkseen sitä, missä muualla elämä olisi 4,3–3,8 miljardia vuotta sitten voinut syntyä.

Ryhmä tajusi, että maalla sijaitsevat geotermiset kentät saattaisivat olla oikea vastaus. Tällaisia mutalähteitä sijaitsee esimerkiksi Yellowstonen kansallispuistossa Yhdysvalloissa.

"Mutalähteiksi sanotaan paikkoja, joissa maan sisästä tuleva höyry tuo tullessaan kaliumia ja muita mineraaleja, jotka sitten tiivistyvät", sanoo Armen Mulkidjanian. "Ne näyttävät maan sisältä pursuavan liman lähteiltä ja olisivat myös mainioita ensimmäisten solujen hautomoita."

Tiedepiireissä mutalähteitä oli ylenkatsottu pitkään alkuliman lähteinä, koska nykyiset lähteet ovat pullollaan rikkihappoa, tappavaa kemikaalia, jota syntyy rikkivedyn kohdatessa ilmakehän hapen.

"Happamat olot saivat ihmiset karttamaan noita lähteitä, mutta Maan ilmakehässä oli aikanaan hyvin vähän happea", sanoo Mulkidjanian.

"Anoksiset olot pysyivät vakaina miljoonien vuosien ajan, ja ne tukivat todennäköisesti maapallon ensimmäisiä elämänmuotoja."

Elämän syntyä maalla tukeva uusi tutkimus julkaistiin viime viikolla Proceedings of the National Academy of Sciences -sivustossa.

Ehkä sinua kiinnostaa...

Ehkä tämä kiinnostaa sinua ...