Víz, ammónia és plazma kell az élethez

Az RNS, a DNS és a fehérjék elengedhetetlenek az élet kialakulásához. Azt ugyan továbbra sem tudjuk, hogyan jöttek létre ezek a makromolekulák a hétköznapi kémia elemekből, de az bizonyos, hogy megfelelő körülmények között, spontán kémiai reakciók során létrejöhetnek olyan szerves anyagok, amikből az említett három molekula felépülhetett. Legalábbis erre utalnak francia és cseh tudósok kísérletei.

A Miller-Urey-kísérlet

Az 1940-es években Harold Urey csillagászokkal és kozmológusokkal együtt megpróbálta meghatározni, milyen összetevőkből állt a légkör a Föld korai szakaszában. Arra jutottak, hogy a levegő 90 százaléka hidrogén, kilenc százaléka hélium, a maradék egy százalékot pedig szén, nitrogén, kén és egyéb elemek alkották. Vagyis a bolygó légköre redukáló légkör volt: oxigént nem tartalmazott, a fő összetevői az ammónia, metán és vízgőz volt. Ezekből pedig elméletileg már létre jöhetett az élethez szükséges molekulák építőelemei.

Gyakorlatban a 22 éves Stanley Miller tesztelte le az elméletet: egy steril főzőedényt megtöltött vízzel, amit aztán hevíteni kezdett. A vízpára eljutott ezután egy metánt, ammóniát és kénhidrogént tartalmazó palackhoz. Mivel azonban szükség volt energiára a kémiai reakciókhoz, a vegyész két elektródát tett a három gázt tartalmazó tárolóba, ahol elektromos kisüléseket okozott. Ezt azért tehette meg, mert 3,5-4 milliárd évvel ezelőtt a bolygó elektromosan nagyon aktív volt, gyakoriak voltak a villámlások, amik így biztosították a reakcióknak a szükséges energiát.

A palackból az egyveleg egy lehűtött üvegcsőbe került, ahol az lecsapódott, majd visszakerült a főzőedénybe. A folyamat tehát folyamatosan ismétlődött, Miller egy teljes héten keresztül szikráztatta és hevítette/hűtötte az elemeket. Végeredményben azt kapta, hogy a metánként (CH4) bevitt szén 15 százaléka szerves anyaggá alakult át, aminek egy kis része aminosav volt (a fehérjék és a DNS építőelemei).

Szép, szép, de nem az igazi

A kísérlet megdöbbentette a tudományos világot, hisz öt aminosavat sikerült létrehozni és amikor a megőrzött anyagot újra megvizsgálták 2008-ban modernebb módszerekkel, már 15 aminosavat izoláltak. Azonban sok kémikus szerint a kísérlet nem felel meg a valóságnak, ugyanis valószínű, hogy metán nem volt a légben, oxigén viszont igen, amit a 3,5 milliárd éves kőzetekben lévő oxidálódott vas és uránium is bizonyít. Ez tönkre tette volna Millner kísérletét, ráadásul sokan az általa használt eljárást sem tartják valósághűnek.

Emiatt a francia és cseh tudósok az új kísérletükkel nem aminosavak után kutattak, hanem egy másik építőkő, a formamid után. Az RNS ugyanis négy különböző szerves elemből áll - adenin, guanin, citozin és uracil -, amelyek mindegyike létrehozhatóak a formamidból.

Metán helyett szén-monoxid

A kutatók a kísérletekből kihagyták a metánt, helyette szén-monoxidot (CO) használtak, és a vártaknak megfelelően találtak formamidot (és hidrogén-cianidot) az egyvelegben. A formamid molekula viszont még mindig nem RNS, tehát valahogy rá kellett bírni ezeket az elemeket, hogy olyan reakciókba lépjenek, aminek hatására  az RNS-t (és részben a DNS-t) is alkotó szerves bázisok létrejöhetnek.

Mivel a villámlást már korábban is kritizálták, így a tudósok az UV sugárzás és az aszteroidahatások okozta plazma (ionizált gáz) mellett döntöttek. Mivel ez utóbbi a laborban nehezen kivitelezhető, ezért terrawattos lézerrendszerrel katalizálták a reakciókat. Végeredményben sikerült az RNS mind a négy szerves bázisát izolálni, illetve a legegyszerűbb aminosavat, glicint is találták. 

Ezek az eredmények alátámasztják azt az elképzelést, hogy NH₃ (ammónia), CO (szén-monoxid) és H₂O (víz) alkotta atmoszféra létrehozhat tiszta formamidot, ami megfelelő környezet lehet nemcsak az aminosavak, de az RNS szerves bázisainak kialakulásához is

- mondták a kutatók. Ez pedig egy újabb lépcsőfok kémiai leves és a szerves élet között.