De grønne Marsmænd ligner os
5. oktober 2003

Nye opdagelser forudser, at liv alle steder i universet må ligne vores. I hvert fald på det helt basale kemiske niveau

Af Rasmus Kragh Jakobsen

Livet på jorden er ikke enestående. Tværtimod er det opstået fra ret banale kemiske processer, som i princippet kan eftergøres en lang række steder i universet. Det mener i hvert fald den tyske professor Günther Wächtershäuser fra München.
Ud fra en simpel cocktail af de kemikalier, der findes omkring vulkaner, er han godt på vej til at forklare, hvordan livet opstod på jorden. Men ikke nok med det. Hvis han har ret, har det store konsekvenser for forståelsen af vores plads i Universet.
»Ud fra min teori ikke blot tror jeg, at livsformer andre steder i Universet vil være meget ligesom dem, vi kender - teorien forudsiger det,« siger Wächtershäuser til Politiken.
Ifølge Wächtershäuser må liv være begyndt som en serie kemiske reaktioner mellem luft, vand og klipper på den tidlige jord, der var kendetegnet ved et livligt røre af vulkansk aktivitet. Gasser sprøjtede spruttende og hvæsende op fra klodens gloende magmafyldte indre, og lagde sig som et tykt tæppe over de golde klipper, der dengang som nu var rige på jern. Fra disse tilsyneladende uskyldige ingredienser, klipper og gasser, opstod livet: Paradisets have var overfladen af en mørk sten fyldt med jernsvovl.
Her mødtes helt simple kemikalier fra gasserne med jernet, som smeltede dem sammen til nye forbindelser i en slags kædereaktion. Hidtil usete og mere komplekse stoffer væltede frem på stenens overflade, som var låget lettet på Pandoras æske. I dette virvar af kemikalier opstod der små cyklusser, hvor stofferne gik i ring: a blev til b, der blev til c, som igen blev til d, der atter blev til a. En sådan cyklus, der kaldes citronsyrecyklus eller Krebs Cyklus (efter manden, der opdagede den i 1937), er i dag central for stofskiftet og energiproduktionen i alle levende celler. Det er kemikalierne i denne cyklus, som opstår spontant i Wächtershäusers cocktail. Det offentliggjorde han i en artikel i det ansete tidsskrift Science i 1997, og resultatet inspirerede en række andre forskere, fordi det viste, at store organiske molekyler kan skabes ud fra gasser som methan, kulmonoxid og kuldioxid med kun ét kulstofatom, der dengang var rigelige i jordens atmosfære.
»Mange nye idéer er kommet fra Wächtershäusers hypotese, og vi har set en slags renæssance indenfor eksperimenter i livets oprindelse«, siger Christopher Chyba fra Search for Extraterrestrial Life Institute (SETI) i Californien.

DNA og proteiner i slægtskab
I 1998 viste en amerikansk forskergruppe ledet af Jay A. Brandes i Nature, at Wächtershäuers kemikalier reagerer med ammoniak og bliver til en helt essentiel gruppe af stoffer i alle celler - aminosyrerne. Disse er byggestenene for proteinerne, som udfører de fleste kemiske processer i alle levende celler.
Har man først aminosyrerne skal man blot vise, hvordan de kan sættes sammen som perler på en snor, så har man proteinerne. Det viste Wächtershäuser i Science samme år. Han havde på det tidspunkt vist, at små gasser kunne blive til store molekyler med langt over 20 kulstofatomer. Spørgsmålet var om reaktionerne kunne skabe endnu mere komplekse molekyler. Om f.eks. vores arvemateriele, dna, også kunne opstå fra reaktionerne.
Det er forskerne netop kommet på sporet af ifølge en artikel i Science den 15. august i år. Sammen med kollegerne Claudia Huber, Wolfgang Eisenreich og Stefan Hecht viser Wächtershäuer, at proteinerne i reagensglasset danner en cyklus med opbygning og nedbrydning fra aminosyrerne. Til forskernes overraskelse opdagede de, at et forstadie til DNA’et spontant var opstået som et biprodukt.
»Det er første gang, vi har færten af et slægtskab mellem DNA og proteiner. Og det styrker min tidligere anelse, at evolutionen af DNA og evolutionen af proteiner ikke kommer én efter hinanden, men er en synkron parallel evolution,« siger Wächtershäuser.
»Så, det gamle spørgsmål, om hvad der kom først DNA eller protein, forsvinder. Det er ligesom med hønen og ægget, de opstod sammen ud fra noget ældre.«
Netop det evolutionære perspektiv gør Wächtershäusers kemiske skabelsesberetning meget interessant. Det betyder nemlig, at den kan gentages andre steder i universet.
»I begyndelsen er det hardcore kemi mellem helt små molekyler. De kan kun reagere med hinanden på ganske få måder. Så de reaktioner, vi ser, er de eneste mulige,« siger Wächtershäuser.
»Da jern findes overalt i universet og kemien er uforandret, betyder det, at livet altid vil begynde på samme måde. Senere vil der være rigelig plads til diversitet.«

En enkelt kritiker
Eksperimenterne har for alvor bekræftet Wächtershäusers oprindelige teori om, at liv opstår som et basalt kemisk stofskifte omkring jern-svovlcentre på klipperne. Stort set den eneste kritik, er kommet fra Jeffrey Bada på Scripps Institution i Californien. Bada har længe været tilhænger af den alternative ur-suppe teori. Han mener, at Wächtershäuser spiller med for få kort, fordi han udelukkende laver sine forsøg ved 100 C, hvilket kun er realistisk i en ret snæver zone omkring en vulkansk kilde som f.eks. en undersøisk ’skorsten’. Men kritikken har vist sig at være ret skinger efter forskere som Harold J. Morowitz og Robert Hazen fra Carnegie Institute of Washington har vist, at reaktionerne kan foregå indenfor for et bredt spektrum af temperaturer.
»Idéen om, at mineraler kan udløse livets første vigtige trin er en milepæl i denne type forskning, og Wächtershäusers teori har de seneste år influeret de fleste af vores eksperimenter,« siger Hazen.
»Vi kan i dag med sikkerhed sige, at mineraler som jernsulfider spillede en langt mere kompleks og integreret rolle i livets oprindelse end de fleste videnskabsmænd havde troet.«
Selv siger Wächtershäuser, at han fik idéen fra molekylerne i stofskiftet.
»Jeg mente, at liv måtte være opstået fra molekyler ligesom dem vi ser i cellernes stofskifte,« siger han.»Siden disse molekyler ikke af sig selv kan reagere med hinanden må de have hjælp af en katalysator som jern-sulfiderne.«
Det understøttes af, at mange af de såkaldte enzymer (proteiner der hjælper andre stoffer til at reagere med hinanden) i levende celler bærer på metal-svovl forbindelser.
»Det er et vidnesbyrd om en tid, hvor der kun var enzymer med metaller. Og før det drev metalsulfiderne reaktionerne og skabte et stofskifte,« siger Wächtershäuser.

Cellerne dyrkede supersex
Men hvis det virkelig sker så spontant, hvorfor ser vi så ikke nye livsformer opstå overalt omkring os?
»Det er et godt spørgsmål. Men nyt liv ville med det samme blive invaderet og blandet med det, der allerede er her,« siger Wächtershäuser og henviser til stamtræet over alle organismer.
»Stamtræet forgrener sig netop ud fra én oprindelig stamme. Det skyldes, at vi alle kan føres tilbage til den samme stamfader. De første organismer dyrkede en slags supersex. Alting var én stor blanding. Cellerne fusionerede og blandede deres indhold af kromosomer og delte sig igen. Det var først senere, at arterne blev isoleret«, siger Wächtershäuser.
Ligesom livet her på jorden vil livet andre steder bærer noget med sig fra alle tidligere trin i dets udvikling. Så hvor meget vil liv andre steder ligne vores, vil f.eks. Krebs cyklus være den samme?
»Den kan være forskellig i nogle detaljer, enzymerne kan f.eks. være lidt anderledes, men selve de organiske forbindelser i cyklussen vil være de samme,« siger Wächtershäuser. Ligeledes vil liv overalt have DNA, RNA, energirige sukkerstoffer og komplekse aminosyrer.
»Om alle de 20 aminosyrer, livet på jorden benytter, vil være de samme, er jeg ikke sikker på. Nogle af dem vil helt sikkert, men måske ikke alle,« siger han og understreger:
»Men vi har ingen som helst videnskabelig basis, hverken positiv eller negativ, for at udtale os om højere intelligens andre steder i Universet.«

Teorier om livets oprindelse
Teorierne om livets oprindelse for ca. fire milliarder år siden samler sig for tiden om to skoler: Ursuppen og Jernsvovl-teorien.

* Ur-suppen: Kemikeren Stanley Millers forsøg viste i 1953, at cellens byggesten, aminosyrern, kunne opstå spontant når lyn slog ned i Jordens tidlige atmosfære. Det har affødt mange forskellige om livets oprindelse i et hav eller en sø. Fælles er, at livets essentielle molekyler som aminosyrer, DNA og RNA faldt ned i vandet fra atmosfæren, f.eks. fra meteorer eller dannet i atmosfæren af lyn.

To ur-suppe teorier beskæftiger sig med selve livets begyndelse:

* RNA-teorien: Det er en af suppe-teorierne, der rent faktisk beskæftiger sig med livets begyndelse. RNA minder om vores arvemasse, DNA, men RNA-molekylerne er mindre. Kort fortalt har RNA de samme egenskaber som DNA, nemlig at information kan gemmes i molekylet. Det særegne er så, at RNA har evnen til at kopiere sig selv, en meget vigtig egenskab ved liv. Denne teori siger, at livet opstod som RNA-molekyler, der senere har udviklet sig til proteiner og DNA..

* Lipid-teorien: Denne teori siger, at fedtstoffer - lipider - spontant har samlet sig til celler af forskellige størrelser, som optager flere lipider og vokser, indtil cellen bliver ustabil. Så falder cellen fra hinanden og to celler opstår - celledeling. Lipider har på et tidspunkt omsluttet dele af ursuppen med de essentielle molekyler for DNA og proteiner, og livet er begyndt i det afgrænsede indre af en sådan celle.

* Jern-svovl teorien: Denne teori har sit udgangspunkt i den kemiske cyklus, Krebs cyklus, som alle levende celler bruger til at danne energi i deres indre. Ifølge denne teori er den kemiske cyklus opstået først og er siden blevet omsluttet af celler.
De vigtige molekyler i cyklusen kan skabes ud fra gasser, der fandtes i Jordens atmosfære, vha. jern-svovl forbindelser som katalyserer reaktionerne. Dette afføder atter nye molekyler, og man har nu vist, at komplekse organiske molekyler med over 20 kulstofatomer som f.eks. aminosyrer kan dannes ud fra gasserne methan, kulmonoxid og kuldioxid som kun har et kulstofmolekyle.

Copyright © Rasmus Kragh Jakobsen og Dagbladet Politiken A/S www.pol.dk