De fundamentele chemie achter het leven op aarde is mogelijk niet ontstaan in warme oceanen of hydrothermale bronnen, maar in de ijskoude diepten van de interstellaire ruimte. Uit een nieuwe studie blijkt dat peptiden – de moleculaire ketens die essentieel zijn voor eiwitten – zich kunnen vormen in ijskoude stofkorrels die worden blootgesteld aan kosmische straling, een proces dat voorheen als onmogelijk werd beschouwd. Deze ontdekking herkadert ons begrip van hoe de voorlopers van het leven ontstonden en breidt het scala aan omgevingen uit waarin leven mogelijk zou kunnen ontstaan.
Het al lang bestaande mysterie van peptidevorming
Wetenschappers weten al jaren dat er eenvoudige organische moleculen bestaan in interstellaire wolken en meteorieten. Er bleef echter een cruciale leemte in het verhaal bestaan: hoe aminozuren, de bouwstenen van eiwitten, zich in het barre vacuüm van de ruimte met elkaar konden verbinden om peptiden te creëren. Lang werd aangenomen dat vloeibaar water een noodzakelijke component was voor deze reacties, maar dit nieuwe onderzoek toont een alternatief traject aan.
Hoe ruimte-ijs chemische reacties stimuleert
Onderzoekers van de Universiteit van Aarhus simuleerden ruimteachtige omstandigheden in een laboratorium, waarbij glycine (een eenvoudig aminozuur) werd ingevroren tot een cryogene temperatuur van -260°C (-436°F). Vervolgens bombardeerden ze het bevroren monster met hoogenergetische protonen, die kosmische straling nabootsten. Het resultaat? De vorming van glycylglycine, het eenvoudigst mogelijke dipeptide.
Dit proces laat zien dat ioniserende straling voldoende energie kan leveren om chemische bindingen te verbreken en te hervormen, waardoor aminozuren die in ijs gevangen zitten, met elkaar kunnen verbinden zonder dat er vloeibaar water nodig is. “Alle soorten aminozuren binden zich via dezelfde reactie tot peptiden”, legt co-auteur Alfred Thomas Hopkinson uit. “Het is daarom zeer waarschijnlijk dat andere peptiden zich ook op natuurlijke wijze in de interstellaire ruimte vormen.”
Beyond Water: een nieuw begrip van prebiotische chemie
Het team observeerde ook de vorming van zowel gewoon water als met deuterium verrijkt water, naast een verscheidenheid aan andere complexe organische moleculen. Deze bevinding daagt de conventionele wijsheid uit dat complexe moleculen pas later in het ster- en planeetvormingsproces ontstaan. In plaats daarvan suggereert het dat de bouwstenen van het leven veel eerder zijn ontstaan, in koude, dichte interstellaire wolken.
Implicaties voor de zoektocht naar buitenaards leven
De implicaties zijn diepgaand: als peptiden zich in de ruimte kunnen vormen, kunnen ze worden afgeleverd op rotsachtige planeten in nieuw gevormde zonnestelsels. Dit betekent dat de voorlopers van het leven niet beperkt zijn tot warme, natte omgevingen op aarde. De ontdekking verbreedt de zoektocht naar buitenaards leven, wat erop wijst dat leven zou kunnen ontstaan in omgevingen die voorheen als onherbergzaam werden beschouwd.
“Uiteindelijk storten deze gaswolken in tot sterren en planeten… Als die planeten zich in de bewoonbare zone bevinden, is de kans reëel dat er leven ontstaat.” – Sergio Ioppolo, Universiteit van Aarhus.
Hoewel de exacte oorsprong van het leven onbekend blijft, toont dit onderzoek aan dat veel van de noodzakelijke moleculen op natuurlijke wijze in de ruimte worden gecreëerd. Het team werkt nu aan het identificeren van andere peptiden en complexe organische moleculen die zich onder vergelijkbare omstandigheden kunnen vormen. Dit is een cruciale stap om te begrijpen hoe leven kan ontstaan in het uitgestrekte, koude universum.
