Rumstøv fra en gammel asteroid afslører livets byggeklodser
De seneste analyser af prøver fra asteroiden Ryugu viser, at dette mørke stykke rumsten, der kredser tæt på Jorden, indeholder samtlige nøglemolekyler, der kræves for at sammensætte DNA og RNA. Forskere ser i dette et stærkt bevis for, at livets frø kan have nået vores planet fra det ydre rum.
Opdagelsen ændrer fundamentalt vores forståelse af livets oprindelse. Japanske astrobiolger har identificeret et komplet sæt kemiske byggeklodser til den genetiske kode i asteroidematerialet — noget der aldrig er lykkedes før. Hvis de samme molekyler findes på forskellige legemer i solsystemet, betyder det, at ingredienserne til liv muligvis ikke er forbeholdt vores planet alene.
Hvilken slags asteroid husker solsystemets begyndelse
Ryugu er en lille asteroid med en diameter på cirka 900 meter og en karakteristisk diamantform. På afstand ligner den et stykke grus med afrundede kanter. Overfladen er meget mørk og rig på kulstofforbindelser, hvilket straks tiltrak opmærksomheden fra forskere, der beskæftiger sig med livets oprindelse.
I 2014 sendte den japanske rumfartsorganisation sonden Hayabusa2 afsted mod asteroiden. Rumfartøjet tilbagelagde cirka 300 millioner kilometer, landede på Ryugu to forskellige steder, indsamlede materiale og bragte det sikkert tilbage til Jorden i 2020. Laboratorierne modtog to sæt prøver, hver vejende 5,4 gram. Det er ikke meget, men for kemikere og astrobiolger er det en sand skat.
Ryugu hører til de ældste kendte tidskapsler i solsystemet. Dens materiale har næsten 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 egnet til 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 brugsvejledning 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, hvilket gjorde det svært med fuld overbevisning at hævde, at rummet 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 alle fem baser i prøverne. Der er ikke tale om svage sporvariationer i data, men om klare, målbare mængder bekræftet af uafhængige kemiske metoder. I én håndfuld kosmisk grus lå et komplet sæt kemiske bogstaver, der er nødvendige for at skrive livets kode.
For forskerne er dette et signal om, at livets komponenter ikke er noget usædvanligt, begrænset til vores planet. De ser snarere ud til at være et naturligt produkt af de processer, der foregik i de primære gas- og støvskyer, som solsystemet opstod af.
Thymin ændrer fortællingen om DNA og RNAs oprindelse
Thyminets tilstedeværelse vækker særlig opsigt. Tidligere undersøgelser af Ryugu pegede primært på uracil, hvilket passede godt ind i den populære hypotese om, at RNA kom først — et enklere og ældre system til lagring af information. DNA mentes at være opstået senere, på den unge Jord.
Den nye analyse komplicerer dette scenarie. Hvis både uracil og thymin optræder simultant i prøver fra en så gammel asteroid, betyder det, at betingelserne for dannelse af mere komplekse molekyler, der er typiske for DNA, herskede i mørke hjørner af det kosmiske stof, længe inden Jorden blev et beboelig sted.
Thyminets tilstedeværelse antyder, at opskriften på DNA muligvis ikke blev til på Jorden. Den kan være ankommet i en pakke med asteroider og kometer. Interessant nok har forskere for nylig opnået lignende resultater ved analyse af materiale fra en anden asteroid, Bennu. Der dukkede det komplette sæt af fem baser også op. To uafhængige fund på to forskellige kosmiske legemer gør argumentet betydeligt mere overbevisende.
Forskerne fra det japanske hold bemærker, at opdagelsen af thymin åbner nye spørgsmål om den tidsmæssige rækkefølge i udviklingen af genetiske systemer. Hvis DNA's byggeklodser var til rådighed allerede i solsystemets tidlige faser, er vi nødt til at genoverveje forestillingen om en gradvis udvikling fra RNA til DNA.
Det kosmiske leveringsscenarie: hvordan livet kunne tændes
Det japanske hold går et skridt videre og foreslår et samlet billede af, hvad der kan have udspillet sig for flere milliarder år siden. Ifølge dem opstod der i solsystemets ydre regioner adskillige asteroider og kometer rige på kulstofforbindelser, vand og et bredt spektrum af komplekse organiske molekyler — herunder baserne til DNA og RNA.
Med tiden begyndte planeternes tyngdekraft og subtile baneændringer at skubbe en del af dem mod systemets indre regioner. Nogle passerede den unge Jord i sikker afstand, andre ramte dens overflade. Hvert sådant sammenstød kunne sprede et kemisk startkit ud over planetens overflade.
Hvis en sådan regn af asteroider varede i hundredvis af millioner af år, kan Jorden bogstaveligt talt være blevet overdænget med materiale, hvorfra de første selvreplikerende molekyler før eller siden opstod. Det er ikke sikkert, hvor lang tid det tog, eller i præcis hvilket miljø — om det var i havet eller måske i varme kilder — men de nye data fra Ryugu gør den kosmiske oprindelse af nogle af komponenterne til en langt mindre eksotisk tanke end tidligere.
Forskerne understreger desuden, at lignende processer kan have fundet sted i andre planetariske systemer. Hvis organiske molekyler er et almindeligt biprodukt af planetdannelse, kan mange andre verdener have fået en chance for at udvikle liv. Denne antagelse udvider mulighederne for at søge efter udenjordisk liv ganske betydeligt.
Hvad prøverne stadig skjuler, og hvordan forskningen fortsætter
Det beskrevne sæt resultater er udgivet i det prestigefyldte tidsskrift Nature Astronomy, men arbejdet med prøverne er langt fra afsluttet. Laboratorier 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 kortlægge præcis, hvordan baserne til DNA og RNA opstod på asteroiden. Blev de dannet i den kolde tåge, som solsystemet opstod fra, eller måske direkte på Ryugu som følge af reaktioner mellem is, mineraler og kosmisk stråling? Svaret kan pege på, hvilken type himmellegemer man bør søge i for at finde yderligere kemiske biblioteker.
Forskerne planlægger at anvende avancerede teknikker som højtopløsende massespektrometri og røntgendiffraktion til at identificere yderligere organiske strukturer. Hvert nyt molekyle bidrager til at tegne et komplet billede af den kemiske beholdning i solsystemets tidlige faser.
Hvorfor denne historie også er vigtig for den almindelige dansker
Ved første øjekast virker det som et fjernt og abstrakt emne. I praksis hjælper det os med at forstå, hvor bemærkelsesværdigt et fænomen liv 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 have endt som en gold, stenet kugle med oceaner, men uden digte, musik og internet.
For en del forskere er det også et argument for, at søgningen efter liv uden for Jorden ikke bør koncentrere sig udelukkende om planeter svarende til vores — men også om deres omgivelser: asteroidebælter, kometskyer og små legemer, der kredser i nærheden. Hvis komplette sæt af genetiske molekyler kredser dér, kan mange planeter have fået deres egen chance for at antænde liv.
Det er værd at nævne, at metoderne til analyse af så gamle og følsomme prøver videreudvikler teknologier, der senere finder anvendelse i meget jordnære fagområder — fra medicin og materialeteknologi til analyse af miljøforurening. Prøverne fra Ryugu er altså ikke blot en fortælling om, hvor vi kommer fra, men også en drivkraft bag udvikling af nye redskaber, der om få år kan dukke op på hospitaler og i laboratorier verden over. Er det ikke fascinerende, hvordan en håndfuld sten fra rummet kan forandre vores syn på vores egen eksistens?
