A Miller-Urey kísérlet modern újragondolása
Az Oparin-Haldane koncepciót Stanley Miller és Harold Urey tesztelte egy úttörő kísérletben 1953-ban a Chicagói Egyetemen. “Vettek egy üveggömböt és egy autógyertyához hasonló szikragyújtót,” mondja Zare. “Megtöltötték a gömböt olyan gázokkal, mint a metán, ammónia, vízgőz, és szikrát vezettek át rajta.” Miller és Urey azt találták, hogy ez kiváltotta a glicin, hidrogén-cianid, alanin és más életfontosságú építőelemek képződését. De voltak lényeges ellenvetések a Miller-Urey hipotézissel szemben.
Az egyik ellenvetés az volt, hogy a villámcsapások szórványosak és kiszámíthatatlanok voltak. A légkörben villámcsapások által létrehozott vegyületek széles körben szétszóródtak volna, ami azért fontos, mert az egyszerű építőelemek létrehozása nem elég. Ezeknek az építőelemeknek egymás közelében kell maradniuk, hogy nagyobb molekulákká, például fehérjékké egyesülhessenek. Az élet beindításához a Miller és Urey által javasolt villámoknak újra és újra ugyanabba a pocsolyába kellene anyagot juttatniuk, ami meglehetősen valószínűtlennek tűnik.
A mikro-villámlás felfedezése
A villámok alternatívájának első jelei 2024-ben jelentek meg, amikor Shidbas Banerjee vezette indiai tudósok felfedezték, hogy az elektromosan semleges, mikron méretű vízcseppek spontán módon ionizálhatják a környező gázmolekulákat, éppen úgy, ahogy a villámcsapások teszik. Banerjee ezt a jelenséget az egyes vízcseppeket körülvevő koronában történő elektromos kisüléseknek tulajdonította, de Zare tovább akarta vizsgálni ezt a jelenséget.
Kiderült, hogy Miller és Urey-nek igaza lehetett abban, hogy az élet valami nagyon villámszerű dologgal kezdődött. Csak a villám valószínűleg sokkal, sokkal kisebb volt, mint gondolták.
Zare és csapata, akárcsak Banerjee és kollégái, elektromosan semleges vízcseppekkel kezdtek. Ezeket a cseppeket akusztikus lebegtetéssel a levegőben tartották, és nagy sebességű kamerával rögzítették a cseppek viselkedését. Amikor egy cseppet összenyomtak az akusztikus hardver közelebb mozgatásával, kisebb cseppek kezdtek leválni a felületéről és körülötte lebegni. Ekkor mind a kis, mind a nagy cseppek elektromosan töltötté váltak. “Az elektronok átugrottak a nagy cseppekről a kisebb cseppekre,” magyarázza Zare. Így a nagy cseppek pozitív töltésűek lettek, míg a kisebb cseppek negatív töltést kaptak.
Az élet kezdeteinek új elmélete
Miután a csapat rájött, hogyan alakul ki az elektromos töltés a cseppekben és hogyan működik a mikro-villámlás jelensége, újrateremtették a Miller-Urey kísérletet, de szikragyújtók nélkül. Miután mikro-villámlások kezdtek átugrani a cseppek között a Miller és Urey által használthoz hasonló gázkeverékben, a csapat tömegspektrométerrel vizsgálta kémiai összetételüket. Megerősítették, hogy glicin, uracil, karbamid, ciánoetilén és sok más kémiai vegyület keletkezett.
De valóban közelebb visz-e minket ez az élet kezdeteinek magyarázatához? Zare szerint igen. “A villám szórványos, így nehéz lenne ezeknek a molekuláknak koncentrálódniuk. De ha a szikláknak csapódó hullámokat nézzük, elgondolhatjuk, hogy a permet könnyen bejuthat ezeknek a szikláknak a repedéseibe,” javasolja Zare. A repedésekben lévő víz elpárologna, új permet jutna be és ismét elpárologna, újra és újra. A ciklikus száradás lehetővé tenné, hogy a kémiai prekurzorok összetettebb molekulákká épüljenek. “Amikor ilyen száraz cikluson mész keresztül, az polimerizációt okoz, és így készül a DNS,” érvel Zare.
De még ha a mikro-villámlás valóban létrehozta is az élet alapvető építőelemeit a Földön, még mindig nem vagyunk biztosak abban, hogyan egyesültek ezek élő szervezetekké. “Nem hoztunk létre életet. Csak bemutattunk egy lehetséges mechanizmust, amely néhány olyan kémiai vegyületet ad nekünk, amelyet az életben találunk,” mondja Zare. “Nagyon fontos, hogy alázattal álljunk ehhez a témához.”
