Voorstelling van meteorieten die de vroege aarde bombarderen, en mogelijk de bouwstenen van het leven meebrachten. NASA's Goddard Space Flight Center Conceptual Image Lab

Voor het eerst suikers gevonden in meteorieten, aanwijzing voor oorsprong van het leven

Een internationaal team heeft in meteorieten suikers gevonden die essentieel zijn voor het leven. De nieuwe ontdekking is de laatste in een rij van biologisch gezien belangrijke chemische verbindingen die gevonden zijn in meteorieten. Dat ondersteunt de stelling dat chemische reacties in asteroïden, de moederlichamen van veel meteorieten, een aantal van de ingrediënten voor het leven kunnen produceren. De vondst van een bepaalde suiker nu, ondersteunt de stelling dat RNA in de geschiedenis van de oorsprong van het leven voor DNA is ontstaan.   

Het team ontdekte ribose en andere voor het leven essentiële suikers, waaronder arabinose en xylose, in twee verschillende meteorieten die rijk zijn aan koolstof, namelijk meteoriet NWA 801 en de Murchison-meteoriet. 

Ribose is een onontbeerlijk onderdeel van ribonucleïnezuur, beter bekend als RNA. In veel hedendaagse levensvormen dient de RNA-molecule als een boodschapper die genetische instructies kopieert van de DNA-molecule (desoxyribonucleïnezuur) en ze aflevert aan moleculaire 'fabriekjes' in de cel die ribosomen genoemd worden. Die lezen het RNA om specifieke proteïnen te bouwen die nodig zijn om de levensprocessen uit te voeren. 

"Andere belangrijke bouwstenen van het leven zijn al eerder gevonden in meteorieten, onder meer aminozuren - onderdelen van proteïnen - en nucleobasen - onderdelen van RNA en DNA -, maar suikers waren een ontbrekend deel onder de belangrijkste bouwstenen van het leven", zei Yoshihiro Furukawa. "Het onderzoek levert het eerste directe bewijs voor de aanwezigheid van ribose in de ruimte en het afleveren van de suiker op aarde. De buitenaardse suiker kan bijgedragen hebben aan de vorming van RNA op de prebiotische [voor er leven was] aarde, wat mogelijk geleid heeft tot het ontstaan van het leven."

Furukawa is een assistent professor geo- en astrochemie aan de Universiteit van Tohoku in Japan en de belangrijkste auteur van de studie over de suikers. 

"Het is opmerkelijk dat een molecule die zo fragiel is als ribose, gevonden kon worden in zo'n oud materiaal", zei mede-auteur en astrochemicus Jason Dworkin van het Goddard Space Flight Center van de NASA. "Deze resultaten zullen helpen om onze analyses te sturen van ongerepte stalen van de primitieve asteroïden Ryugu en Bennu, die naar de aarde gebracht zullen worden door het ruimtetuig Hayabusa2 van het Japan Aerospace Exploration Agency en door OSIRIS-REx van de NASA."  

Een mozaïekbeeld van de asteroïde Bennu, waarvan stalen naar de aarde gebracht worden. NASA/Goddard Space Flight Center/University of Arizona

Eerst RNA

Een blijvend mysterie in verband met de oorsprong van het leven is hoe biologie voortgekomen kan zijn uit niet-biologische chemische processen. 

DNA is de blauwdruk voor het leven en bevat de instructies voor het maken en het laten functioneren van een levend organisme. RNA is echter ook een drager van informatie, en veel onderzoekers denken dat RNA eerst ontstaan is en later vervangen werd door DNA. Dat komt omdat RNA een aantal dingen kan die DNA niet kan. RNA kan kopieën maken van zichzelf zonder de 'hulp' van andere moleculen, en het kan ook chemische reacties in gang zetten of versnellen als katalysator. 

De nieuwe studie geeft een aantal aanwijzingen die de mogelijkheid ondersteunen dat RNA de machinerie van het leven coördineerde voor DNA op het toneel verscheen. 

"De suiker in DNA ( 2-desoxyribose) werd in geen enkele van de meteorieten gevonden die voor deze studie geanalyseerd werden", zei mede-auteur en astrobioloog bij Goddard Danny Glavin. "Dit is belangrijk omdat er een onevenwicht zou kunnen geweest zijn ten voordele van het afleveren van buitenaardse ribose op de vroege aarde, wat consistent is met de hypothese dat RNA eerst ontstaan is." 

2,51 gram van meteoriet NWA 801, waarin nu ribose gevonden is. Jon Taylor/Wikimedia Commons/CC BY-SA 2.0

Linkshandig of rechtshandig

Het team ontdekte de suikers door tot poeder vermalen stalen van de meteorieten te analyseren met gaschromatografie-massaspectrometrie, een techniek waarbij moleculen geïdentificeerd en gerangschikt worden aan de hand van hun massa en elektrische lading. 

Ze ontdekten dat het gehalte aan ribose en de andere suikers schommelde tussen 2,3 tot 11 deeltjes per miljard in de meteoriet NWA 801 en tussen 6,7 en 180 deeltjes per miljard in de Murchinson-meteoriet. 

Aangezien de aarde krioelt van het leven, moest het team ook de mogelijkheid overwegen dat de suikers in de meteorieten stomweg het gevolg waren van besmetting door aards leven. Verschillende aanwijzingen tonen echter aan dat een dergelijke contaminatie onwaarschijnlijk is, onder meer een isotopen-analyse. 

Isotopen zijn versies van een bepaald chemisch element met een verschillend aantal neutronen in hun kern en dus ook een verschillende massa. Het leven op aarde gebruikt liever de lichtere variëteit van koolstof (12C) dan de zwaardere versie (13C). De koolstof in de suikers uit de meteorieten was echter aanzienlijk rijker aan het zware 13C, en bevatte er meer van dan de hoeveelheid die in aardse biologie gezien wordt. Dat ondersteunt de conclusie dat de suikers uit de ruimte komen.

Het team is van plan om nog meer meteorieten te analyseren om een beter idee te krijgen van het gehalte aan buitenaardse suikers.

Ze willen ook nagaan of de buitenaardse suikermoleculen een voorkeur hebben voor links- of rechtshandigheid. Sommige moleculen komen voor in twee variëteiten die spiegelbeelden van elkaar zijn, zoals onze handen. 

Op de aarde gebruikt het leven linkshandige aminozuren en rechtshandige suikers. Aangezien het mogelijk is dat ook het tegenovergestelde - rechtshandige aminozuren en linkshandige suikers - prima zou werken, willen de onderzoekers weten waar deze voorkeur vandaan komt. Als een of ander proces in asteroïden de productie van één variëteit bevoordeelt boven de andere, dan heeft de aanvoer vanuit de ruimte door meteorieten er mogelijk voor gezorgd dat die variëteit meer voorkwam op de vroege aarde. En dat zou het dan meer waarschijnlijk gemaakt hebben dat het leven uiteindelijk die variëteit is gaan gebruiken.    

De studie van Furukawa en zijn Japanse en Amerikaanse collega's is gepubliceerd in Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS). Dit artikel is gebaseerd op een persbericht van het Goddard Space Flight Center van de NASA. 

Een deel van de Murchinson-meteoriet, die in 1969 neerstortte nabij Murchinson in de Australische staat Victoria. De meteoriet is erg groot, het totale gewicht van de verzamelde fragmenten bedraagt meer dan 100 kilogram, en hij is een van de meest bestudeerde meteorieten ter wereld. . Basilicofresco/Wikimedia Commons/CC BY-Sa 3.0