Var det ekstreme tilfeldigheter som gjorde at livet oppstod på jorda eller var det nærmest en nødvendighet? (Bilde: Vadim Sadovski / Shutterstock / NTB scanpix)
Var det ekstreme tilfeldigheter som gjorde at livet oppstod på jorda eller var det nærmest en nødvendighet? (Bilde: Vadim Sadovski / Shutterstock / NTB scanpix)

Hvordan oppsto livet på jorda?

Et av livets store mysterier er hvordan den første cellen kunne oppstå blant stein, vulkaner og åpent hav på den unge jordkloden vår. Vi går i dybden etter svar.

Publisert

For rundt fire milliarder år siden var jorden sannsynligvis kald nok til at vann hadde lagt seg rundt hele planeten. Vulkaner blåste svovel ut i atmosfæren og meteorer raste ned fra himmelen. Det fantes ikke ozon i atmosfæren for å beskytte mot solas strenge UV-stråler. Lyn- og tordenstormer herjet.

Likevel var de første mikroorganismene trolig ikke sene om å innta planeten. Det hittil eldste, mulige tegnet etter liv ble funnet i 2017. Forskere fant avtrykk etter det som skal ha vært mikroorganismer i stein som finnes rundt små vulkaner på havbunnen. Avtrykkene tyder på at det var liv på jorda så tidlig som for 3,7 til 4,2 milliarder år siden. Til sammenligning er planeten 4,6 milliarder år gammel.

Det virker kanskje ikke så rart at livet oppstod på vår blåe planet. Men hva skjedde i overgangen der døde grunnstoffer ble til mikroorganismer som kunne formere seg, tilpasse seg miljøet og skaffe seg energi?

Foreløpig vet vi bare om én planet hvor det har skjedd.

– Hvordan oppstod livet? Det er et av de virkelig store spørsmålene som mennesker må forholde seg til, sier professor Hans K. Stenøien, instituttleder ved Institutt for naturhistorie, NTNU.

– Det første man må svare på spørsmålet, er at vi veit ganske lite. Vi er ikke i nærheten av å ha et svar på det spørsmålet, selv om vi har kommet mye lenger enn for noen tiår siden, sier Stenøien.

Var det ekstreme tilfeldigheter som gjorde at livet oppstod på jorda eller var det nærmest en nødvendighet? Når vi vet det, kan vi også si noe om hvor vanlig liv er i universet, mener kjemiker Carl Henrik Gørbitz, professor og direktør for UiO Livsvitenskap ved Universitet i Oslo.

– Er det slik at universet syder av primitivt liv? At det har eksistert på flere planeter i vårt solsystem, både på Venus, og Mars? Hvordan er det i resten av universet, er det slik at om man har en planet med visse ingredienser så vil det automatisk oppstå liv der? spør Gørbitz.

En liten varm dam

Før Charles Darwin revolusjonerte biologien med læren om evolusjon, fant de fleste svaret på gåten om artenes tilblivelse i religion. Darwin snakket ikke mye om hvordan han trodde det aller første livet ble til, men i et brev skrev han om en «liten varm dam».

«Hvis (og for et stort hvis) vi kunne tenke oss en varm, liten dam med all slags ammoniakk og fosforsalter, - lys, varme, elektrisitet til stede, at en proteinforbindelse ble kjemisk dannet, klar til å gjennomgå enda mer komplekse forandringer (…)».

Darwin tenkte at lys, varme og elektrisitet kanskje dannet de første proteinene i en dam, et sted på den unge jordkloden. (Bilde: simona pilolla 2/ Shutterstock/ NTB scanpix)
Darwin tenkte at lys, varme og elektrisitet kanskje dannet de første proteinene i en dam, et sted på den unge jordkloden. (Bilde: simona pilolla 2/ Shutterstock/ NTB scanpix)

Flere skulle tenke i samme baner. I 1924 foreslo russeren Alexander Oparin at organiske molekyler kunne dannes i fravær av oksygen på den tidlige jorden, blant annet ved hjelp av lyn.

Han så for seg at aminosyrer og andre nødvendige byggestoffer samlet seg i vann. Kanskje hopet de seg sammen der havet møtte stein og land. Kanskje la det seg på havbunnen.

Etterhvert oppstod det bittesmå bobler som kalles «coacervates» tenkte han. Disse små dråpene kunne gå sammen, bli større eller dele seg opp. Slik kunne de minne om en celler.

Engelskmannen John Haldane satt i et annet land og tenkte på det samme, uavhengig av Oparin. Han så for seg at organiske stoffer hopet seg opp i vann og dannet det han kalte en suppe som inneholdt de nødvendige byggestenene for liv.

Slik oppstod teorien om «ursuppa», forteller Klaus Høiland, professor emeritus ved Seksjon for genetikk og evolusjonsbiologi, Universitetet i Oslo.

– Ingen tok særlig notis av de fine tankene til Haldane og Oparin. Oparin var en ukjent russer i det lukkede Sovjetunionen. Hva han fant ut, det var kanskje ikke så interessant her i Vesten. Haldane ble på sin side sett på som litt av en raring med mange litt forskrudde ideer.

Kunne hypotesene deres bevises?

Et berømt eksperiment

Det var i 1953 at doktorgradsstudenten Stanley Miller sammen med sin veileder, Harold Urey, satte opp et eksperiment som skulle bli verdensberømt.

De blandet sammen stoffer som de trodde var på jorda for fire milliarder år siden, som hydrogen, vann, metan og ammoniakk. De koblet en glassflaske med stoffene sammen med en vannbeholder som ble varmet til kokepunktet. I tillegg utsatte de blandingen for elektriske sjokk som skulle imitere lynnedslag. Dette gjentok de over flere dager.

Snart fikk blandingen en rosa farge. Etter en uke var den rød-brun. Miller avsluttet eksperimentet og gjorde en analyse av stoffene.

Da oppdaget han en sensasjon: det var aminosyrer i løsningen.

Miller og Urey hadde laget byggesteiner for liv bare ved å varme opp og elektrosjokke vanlige, døde kjemikalier. Senere fant forskere som undersøkte blandingen på nytt over 20 aminosyrer.

– Det hadde oppstått en brunaktig guffe av organiske forbindelser som olje, tjære, sukker, blåsyre, buljong og aminosyrer. Altså kunne Urey og Miller vise at på relativt kort tid kunne det oppstått organiske stoffer i en uratmosfære, sier Klaus Høiland.

– Videre var det viktig at atmosfæren var såkalt reduserende, altså uten oksygen. Oksygen ville være fatalt, fordi da ville stoffene bli oksidert, sier Høiland.

Kanskje dannes det nye organiske forbindelser her på jorda i dag også, idet lynet slår ned, eller i vulkaner.

– Men da vil oksygen forbrenne det ganske fort, sier Høiland.

Kanskje dannes det noen nye organiske stoffer når lynet slår ned i dag også, men de vil i så fall forsvinne fort. (Bilde: Dreamer Company / Shutterstock / NTB scanpix)
Kanskje dannes det noen nye organiske stoffer når lynet slår ned i dag også, men de vil i så fall forsvinne fort. (Bilde: Dreamer Company / Shutterstock / NTB scanpix)

Liv i hønsesuppe

I dag vet vi at stoffene i blandingen til Miller og Urey sannsynligvis ikke var representative for uratmosfæren. Men likevel demonstrerte de en viktig prosess.

– Nå vet vi at organiske stoffer finnes mange steder i universet. Vi finner det på meteorer som lander på jorda, sier professor Hans K. Stenøien ved NTNU.

Det er ikke så veldig vanskelig å få dannet organiske forbindelser.

– Så er problemet, og der er det store problemet og det sa Miller også: Hvordan få liv i hønsesuppe? sier Høiland.

– Du kan koke buljong og du kan koke tjære. Sett det bort i en million år, og det ville fortsatt bare vært tjære og buljong. Du må ha noe som kan få dette til å leve.

En høna-eller-egget-situasjon

Alt liv, fra den enkleste bakterie til en kantarell, hvitveis eller et menneske består av celler. Celler som jobber sammen i et ufattelig avansert system. Om vi spoler helt tilbake, måtte livet ha begynt med en enkel såkalt «protocelle», en felles stamfar.

På same tid som Urey og Miller publiserte sine oppdagelser, oppdaget andre forskere at det er DNA-et inni cellene våre som bærer genene, altså oppskriften.

DNA-et ligger i en krøll i cellekjernene og forteller cellen hvilke proteiner som skal lages. Byggestenene i DNA og RNA kalles nukleotider og disse består av en nitrogenbase, et sukkermolekyl og en fosfatgruppe. Nitrogenbasen finnes i fire varianter i DNA: A, C, T, og G. Tre og tre nukleotider, for eksempel AGA eller CGG, koder for en aminosyre.

Hans K. Stenøien er professor og instituttleder ved Institutt for naturhistorie, NTNU. (Foto: Trond Sverre Kristiansen/ NTNU Vitenskapsmuseet)
Hans K. Stenøien er professor og instituttleder ved Institutt for naturhistorie, NTNU. (Foto: Trond Sverre Kristiansen/ NTNU Vitenskapsmuseet)

RNA-et er kjeder av lignende molekyler som DNA, men det har bare én tråd. Når cellen skal lage et nytt protein, danner det først en arbeidskopi i form av RNA. RNA-tråden gjør at aminosyrer settes sammen til et protein. Denne dannelsen foregår på ribosomene, som en celle har millioner av.

Så til et klassisk høna-eller-egget-problem:

– En celle er utrolig komplisert. Du har et informasjonsbærende molekyl som DNA, så har du det apparatet som sørger for at du får kopiert informasjonsmolekylet. Hva kom først? Du må ha DNA for å få dannet proteiner. På den annen side må du ha proteiner for å få dannet og kopiert DNA, sier Stenøien.

I tillegg trenger cellen en membran og energi for å fungere. Celler i mennesker frigjør energi fra næringsstoffer som fotosyntesen har brakt til veie. Hva levde cellene av først?

RNA-verdenen

Den britiske kjemikeren Leslie Orgel satte seg fore å løse dette problemet. Han foreslo at det første livet ikke hadde DNA eller proteiner men at det bestod av en form for RNA. Dette tidlige RNA-molekylet skulle kunne kopiere seg selv. På denne måten fremla han også en idé om hvordan livet startet: med reproduksjon. Kanskje små RNA-tråder som utviklet seg i ursuppa, fløt rundt og kopierte seg selv.

Denne ideen skulle bli til hypotesen som kalles RNA-verden.

Det var ikke uten grunn at forskere tenkte at alt måtte ha begynt med RNA. Molekylet ligner på, men er enklere enn DNA fordi det bare har én tråd. I tillegg kan RNA folde sammen tråden så det ligner et protein. Noen proteiner kan skynde frem kjemiske reaksjoner, disse proteinene kalles enzymer. Enzymer er katalysatorer, de får ting til å skje, de får byggesteiner til å bytte plass.

På 1980-tallet viste forskere at RNA faktisk kan oppføre seg som enzymer i noen tilfeller. I år 2000 viste andre at en type RNA-molekyl-faktisk var katalysatoren inne i ribosomene, der proteiner dannes. Det ga RNA-hypotesen enda mer styrke.

Var det første livet RNA-tråder som kopierte seg selv? (Illustrasjon: nobeastsofierce / Shutterstock / NTB scanpix)
Var det første livet RNA-tråder som kopierte seg selv? (Illustrasjon: nobeastsofierce / Shutterstock / NTB scanpix)

Men det var noen problemer. Hvordan kunne slike molekyler i det hele tatt dannes i havet?

– Det er litt av det som er problemet med RNA- verden-hypotesen, at du skal nærmest tilfeldig og spontant få dannet utrolig komplekse molekyler, som plutselig skal begynne å ha livlignende prosesser. Det henger ikke helt på greip, sier Hans K. Stenøien, instituttleder ved Institutt for naturhistorie, NTNU.

Det er rett og slett for liten sannsynlighet for at det skulle skje av seg selv.

– Et godt brukt eksempel innenfor kvantefysikken, sier at de minste partiklene beveger seg tilfeldig. Derfor kan man se for seg at det er fysisk mulig at Michelangelos David-statue plutselig veiver med armen hvis alle de minste partiklene beveger seg i samme retning, sier Stenøien.

– Sannsynligheten for det er forferdelig liten. Jeg vet ikke om det er en usannsynlighet av samme type – å spontant få dannet et komplisert RNA-molekyl, men det fremstår som veldig usannsynlig.

Han understreker at det trengs noe som fikk ting til å skje.

Rundt hydrotermiske skorsteiner er det funnet rike økosystemer. (Foto: Wikimedia commons)
Rundt hydrotermiske skorsteiner er det funnet rike økosystemer. (Foto: Wikimedia commons)

Skorsteiner på havets bunn

Mens mange forskere forsøker å finne bevis for hypotesen om at genetikk, eller RNA kom først, er andre overbevist om at forbrenningen, en form for metabolisme må ha oppstått først.

I 1980 foreslo advokaten og kjemikeren Günter Wächtershäuser at de første organismene kunne ha vært «drastisk forskjellig fra alt kjent», skriver BBC. Som vann som renner over vulkansk stein hvor det oppstod kjemiske reaksjoner i en sirkel.

– Det som virkelig var startskuddet for den retningen av hypoteser, det var oppdagelsen av hydrotermiske skorsteiner, sier Stenøien.

Disse ble oppdaget i 1977. De kalles skorsteiner eller «røykere», fordi det ser ut som svart eller hvit røyk velter ut i vannet. Her strømmer varmt, mineralrikt vann opp på grunn av vulkansk aktivitet i grunnen. Temperaturen på vannet kan være fra 25 til hele 380 grader.

Rare dyr og bakterier trives her. Såkalte ekstremofiler liker seg i de varme omgivelsene. De trenger ikke sollys eller vanlig næring, men kjemisk energi. De kan for eksempel leve av å bryte ned svovel eller hydrogensulfid.

Kanskje er disse merkelige mikroorganismene nærmere våre eldste stamfedre enn andre. Og husk, de eldste sporene etter liv forskere kjenner, ble funnet i bergarter med tilknytning til slike hydrotermiske skorsteiner.

En helhetlig hypotese om livets begynnelse

Om du skal gjøre en kjemisk reaksjon så er et typisk triks å øke temperaturen eller bruke en katalysator, sier kjemiker Reidar Lund, førsteamanuensis ved Seksjon for kjemisk livsvitenskap, Universitetet i Oslo.

– For eksempel, om du tar sukker og varmer det opp så får du gradvis mørkere substans, karamell. Til slutt får du en masse kompliserte molekyler, og det er bare med én komponent og luft, sier Lund.

Siden RNA, DNA og proteiner alle er kompliserte molekyler, er det ikke nok å lage byggesteinene. De må settes sammen gjennom en såkalt polymeriseringsprosess der de blir til lange kjeder i bestemte sekvenser.

I en hydrotermisk skorstein strømmer det opp mange forskjellige mineraler. Det er høy temperatur, store mineral-overflater som kan oppføre seg som katalysatorer og kanskje forskjellig pH sammenlignet med vannet rundt. Dette kan sette i gang mye rart. Men de nydannede stoffene som dannes her må fremdeles bringes sammen, før de oppløses i det store havet.

Var det i denne bergarten de første cellene ble til? (Foto: Cagla Acikgoz / Shutterstock / NTB scanpix).
Var det i denne bergarten de første cellene ble til? (Foto: Cagla Acikgoz / Shutterstock / NTB scanpix).

Den amerikanske geologen Mike Russel oppdaget at bergarten svovelkis ble dannet i noen hydrotermiske skorsteiner. Svovelkis har du kanskje sett. Den danner gullaktige, kubiske krystaller. Denne kunne forme bittesmå hulerom som kunne fungere som en slags «cellevegg».

I 1993 fikk Russel publisert en forskningsartikkel der han argumenterte for hvordan liv kunne ha oppstått i disse porene i hydrotermiske skorsteiner. Ikke nok med det, han viste også at den første organismen kunne ha tilegnet seg energi naturlig ved at protoner beveget seg gjennom «cellen» dersom havet var surere enn vannet som kom fra den hydrotermiske skorsteinen. Det ligner måten cellene i kroppen vår tilegner seg energi. Her var det altså snakk om spesielle og sjeldne skorsteiner med basisk og ikke surt vann.

I de små hulrommene kunne byggesteiner for RNA og proteiner samle seg opp. Nakne metaller kan ha fungert som katalysatorer. Etter hvert fikk «cellen» en fettmembran og kunne bryte løs fra steinen og flyte ut i havet. Russel og kolleger hadde dermed laget en helhetelig hypotese om hvordan livet oppstod, der metabolismen kom først.

– Jeg synes dette er utrolig spennende tanker. I disse strukturene kan man spontant ha fått igangsatt kjemiske reaksjoner som karakteriserer liv. Du behøver ikke ha noen ferdig celle for å få det til. Her kan livsprosesser ha oppstått naturlig og ikke som en tilfeldighet, sier Stenøien.

Hypotesen om hydrotermiske skorsteiner er av de ledende om livets opprinnelse. Men fremdeles finnes det ikke eksperimentelle bevis, og noen forskere mener komplekse molekyler ikke ville vært stabile nok der nede i havdypet.

Kanskje hadde selve celleveggen, membranen, en mer avgjørende rolle.

Fettet lever sitt eget liv

– Et veldig sentralt punkt i teorier om livets opprinnelse er at du kan ikke få det til i det store havet. Du må ha disse små lommene hvor kjemikalier kan få lov til å oppkonsentreres, sier Carl Henrik Gørbitz ved UiO.

En tredje retning av hypoteser går ut ifra at celleveggen måtte ha kommet først.

Miller og Urey viste at fettstoffer kan dannes i ursuppa. Mange har nok sett at hvis du heller fett i vann, så dannes det kuler.

– Du lager en fettsyre, og så er det nok å putte den fettsyra i vann, så lager den en kapsel, sier Reidar Lund.

– Dette skjer helt spontant uten at man tilfører energi, den er betalt når molekylet selv ble dannet i ursuppa. Denne prosessen kalles selv-organisering og skjer ved at molekylet, som består av både en vann-uløselig og løselig del, forsøker å sette seg sammen til en kule med minimal kontaktflate mot vannet. Kapslene lever litt sitt eget liv, sier han.

Reidar Lund er førsteamanuensis ved Seksjon for kjemisk livsvitenskap, Universitetet i Oslo. (Foto: Elise Kjørstad).
Reidar Lund er førsteamanuensis ved Seksjon for kjemisk livsvitenskap, Universitetet i Oslo. (Foto: Elise Kjørstad).

Det å få dannet slike strukturer ser altså ikke ut til å være spesielt vanskelig.

Men fettboblene må være stabile nok til at de kan holde byggestener inni seg i det røffe miljøet på den tidlige jorda. De må kunne ta inn viktige molekyler og slippe ut det som ikke trengs. Forskere forsøker å finne ut hvordan slike fettstrukturer kunne oppstå og om det er mulig at resten av cellens bestanddeler ble til inni der.

Studerer fettkapsler i mikroskop

Ved Norsk senter for molekylærmedisin, UiO, har forsker Irep Gözen og hennes gruppe eksperimentert med fettmembraner.

– Jeg vil si at mange nå tror at en kapsel som er innhyllet i et fett er et nødvendig skritt for å beskytte det første genetiske materialet fra et ytre miljø, sier Gözen. Hun er en av få i Norge som forsker på hvordan livet faktisk kunne ha oppstått på jorda.

Det er flere åpne spørsmål knyttet til dannelsen av tidlige celler, såkalte protoceller sier Gözen. Hvordan kunne protoceller sette seg sammen og kopiere seg selv? Hvilke mekanismer styrte veksten og delingen?

– I mange av studiene på protoceller er de helt omringet av vann. Denne antagelsen har ikke vært tilstrekkelig til å svare på de ovennevnte spørsmålene, som for eksempel hvordan protoceller deler seg. I vann er forlengelse og deling av en kule, fra et energisk synspunkt, vanskelig.

I et av eksperimentene blandet Gözen og kolleger sammen stoffer de tror fantes kort tid etter at jorden ble dannet og studerte det som skjedde i mikroskop.

De satte en dråpe av fett på et mineralunderlag og fuktet med vann. Deretter kunne Gözen observere i mikroskopet hvordan dråpen først fløt ut og ble til to lag oppå hverandre. Så revnet det øverste laget, og det ble dannet masse små fettrør, såkalte nanorør. Disse omdannes deretter langsomt til små, cellelignende fettblærer, som forbilr tilkoblet til hverandre via et nettverk av nanorør.

– Dette betyr at protocellene kan dele genetisk materiale uten behov for videre deling, sier Gözen.

Fettboblene flyter heller ikke fritt rundt, de er knyttet til overflater slik at de kan suge til seg mer materiale og vokse.

– Dessuten kan man vise at de har evne til å ta opp for eksempel nukleinsyrer, som er bestanddeler av DNA. Dette er en helt sentral egenskap, sier Carl Henrik Gørbitz som leder UiO:livsvitenskap og som kjenner godt til eksperimentet.

Kanskje begynte altså livet med cellemembraner, slike bittesmå bobler som var knyttet til hverandre og til en overflate.

Var leirkrystaller det første arvestoffet?

Forskningen på RNA-verdenen har også beveget seg videre. Det holder ikke å få dannet et RNA-molekyl som i teorien kan fungere som et arvestoff. Det må også kunne kopiere seg selv, dersom det skal begynne å ligne på liv og evolusjon.

I 2009 klarte Tracey Lincoln og Gerald Joyce ved Scripps Research Institute for første gang å lage RNA-molekyler som kopierte seg selv. Forskning.no skrev om oppdagelsen i denne saken.

Det selvkopierende systemet var satt sammen av to RNA-er som laget utgaver av hverandre. Kopieringen kunne fortsette i det uendelige, så lenge RNA-ene hadde tilgang til byggematerialer. Det var et stort skritt videre.

Men enzymene virket bare om de ble gitt korrekte RNA-kjeder, som forskerne måtte gi dem. Det leder tilbake til spørsmålet om hvordan disse komplekse molekylene egentlig kunne bli dannet. Sukkermolekylene og basene som danner hvert nukleotid, altså byggestener for RNA og DNA, nekter å føye seg sammen under eksperimenter.

Kan en gammel idé ha svaret? Den skotske kjemikeren og molekylærbiologen Alexander Graham Cairns-Smith foreslo på 1960-tallet at arvestoffet begynte som leirkrystaller. Leirkrystaller har nemlig muligheten til å mutere. Plutselig kan en krystall ta opp et magnesiumatom istedenfor et aluminium, og føre mutasjonen videre til datterkrystaller, litt som et arvestoff.

– Krystallene har positive og negative ladninger, det kan gjøre at nukleotider kanskje til en viss grad trykket seg sammen over ladningene, sier professor emeritus Klaus Høiland.

Slik kan leirkrystaller ha hjulpet med å organisere de første RNA-molekylene. Og kanskje var det første arvestoffet faktisk en form for uorganiske leirkrystaller før RNA overtok.

Ideen er fremdeles populær og noe kontroversiell. RNA og leirkrystaller ligner lite på hverandre. Hypotesen er vanskelig å teste eksperimentelt.

At RNA måtte ha kommet før DNA på et eller annet vis, er det imidlertid mange forskere som tror. Noe som styrker teorien er funnet av et enzym i HIV-virus: revers transkriptase. Dette lager DNA fra RNA. Kanskje dannet protocellene et slikt protein på et tidspunkt og DNA tok over kommandoen.

Virus er interessante i seg selv når det kommer til forskning på livets opprinnelse, og spesielt oppdagelsen av kjempevirus, synes Høiland.

– De er like store som bakterier, jeg tror kanskje noen er større. Man kan få en idé om at de kanskje kan være i slekt med noe primitivt langt, langt tilbake i tid, at de er noen slags levende fossiler.

– Vi vet lite om virus, er det gener på avveie, er de oppstått av bakterier som er blitt redusert eller er de eldgamle levninger fra livets opprinnelse? Det kan være ja-takk, alle forklaringene.

Alt på en gang?

I en artikkel i BBC beskrives også en annen retning av hypoteser: hva om ikke utviklingen av den første cellen var gradvis men at celleveggen og RNA utviklet seg nærmest samtidig?

Leire er sentralt her også. Den polsk-britiske biologen Jack Szostak har forsket mye på RNA og hypoteser om RNA-verden mens italienske Pier Luigi Luisi har forsket ut fra hypotesen om at celleveggen kom først. De har gjort eksperimenter sammen med små fettbobler med dobbelt fettlag og væske inni.

De fant ut at en type leire kalt montmorillonitt, akselererte dannelsen av slike fettbobler hele 100 ganger. Fra tidligere var det også kjent at denne leiren fungerer som en katalysator for at organiske molekyler kan dannes og at den kan gjøre at RNA settes sammen raskere.

De fikk etterhvert protoceller til å ta opp og holde på RNA, vokse og til og med dele seg, om de ble presset gjennom små hull, vugget av bølger eller at de ble store nok til at de tilfeldigvis ble delt i to. Slik klarte de å lage enkle «celler» som oppførte seg nokså livaktig, men de var fremdeles langt fra det vi definerer som liv.

John Sutherland tok det enda et steg videre og foreslo at alt kunne ha blitt til på en gang. Om det var en dam på jorda for fire milliarder år siden, med den perfekte kombinasjonen av stoffer, så kanskje alt skjedde av seg selv, kanskje ble den første cellen dannet i løpet av minutter.

Sutherland klarte faktisk å lage to av de fire nukleotidene som RNA består av, fra bunnen, ved å blande sammen akkurat de rette komponentene, skriver BBC. Han har ikke funnet den magiske oppskriften der en celle dannes i miksen enda, men han mener å ha funnet flere viktige komponenter som han tror har spilt en rolle. Blant annet svovel, kobber, magnesium og cyanider. Videre mener han at UV stråler var nødvendig, og han tror dermed ikke livet begynte dypt nede i havet.

Hans K. Stenøien tror ikke at man kan definere på hvilket tidspunkt det ble liv med stor L.

– At det var en gradvis overgang fra geokjemi til biokjemi, virker mer logisk. Jeg tror ikke man skal se på livet som en fiks ferdig enhet, men som en gradvis prosess der du har ulike moduler som settes sammen til noe etterhvert.

Kanskje var det ikke i havet, men i en vulkansk dam som de første cellene oppstod. (Foto: aguinaldo matzenbacher / Shutterstock / NTB scanpix)
Kanskje var det ikke i havet, men i en vulkansk dam som de første cellene oppstod. (Foto: aguinaldo matzenbacher / Shutterstock / NTB scanpix)

En liten, varm vulkansk dam

Gørbitz tror ikke så mange opplever diskusjonen om hva som kom først som spesielt relevant lenger.

– Det er mer interessant å spørre om hvor livet oppstod, rent fysisk, på planeten. Varme kilder på store havdyp er et veldig populært sted å gå til, sier han.

Du må uansett ha en membran, noe som fungerer som et arvestoff, katalysatorer som får ting til å skje og en form for metabolisme.

Reidar Lund synes ikke det er så rart at noe slikt kunne oppstå.

– Du kan ha hatt innsjøer eller sjøer med helt spesielle forhold. Selv om sannsynligheten er liten, over hundrevis av millioner år og noen heldige tilfeller her og der, så vil det skje. Husk at om man plutselig får noe som repliserer og produserer seg selv så vil det dominere helt. Det vil utkonkurrere andre tilsvarende stoffer som ikke kan replisere seg selv.

Den tyske forskeren Armen Mulkidjanian har foreslått at livet oppstod i en geotermisk, vulkansk dam. Denne vil både ha mange mineraler og plutselige tempraturskifter, noe som tar med seg fordelene ved hypotesen om hydrotermiske skorsteiner. Den vil også være grunn nok til at UV-strålene fra sola kommer til.

Mulkidjanian har studert hvilke kjemikalier som celler har mest og minst av. Han har, ifølge tidsskriftet Nature, foreslått at de første cellene må ha blitt til et sted der sammensetningen av kjemikalier ligner på det vi ser i celler i dag. Det er mye fosfat og kalium i alle celler, men lite natrium.

Dette mener han at utelukker havet. Celler inneholder langt høyere nivåer av kalium og fosfat enn havet noensinne har hatt, og langt mindre natrium, skriver BBC. Vulkanske dammer har derimot vist seg å ha en mer passende sammensetning av metaller og stoffer. Kanskje hadde Darwin rett likevel.

Et annet forslag er at livet oppstod i et meteor-krater. Her kan det også ha vært gode forhold.

Høiland nevner også grunne strender, der tidevannet trakk seg frem og tilbake, som et mulig sted for opprinnelsen. Her samlet det seg kanskje leire, og den jevnlige opptørkingen og fuktingen kan ha hjulpet til å koble stoffer i lengre kjeder.

Andre mener livet oppstod utenfor jorden. Men det bringer oss ikke noe nærmere hvordan det skjedde.

Kanskje var det tidevannet som trakk seg frem og tilbake over leire som satte i gang noe viktig. (Foto: Twymanphoto / Shutterstock / NTB scanpix)
Kanskje var det tidevannet som trakk seg frem og tilbake over leire som satte i gang noe viktig. (Foto: Twymanphoto / Shutterstock / NTB scanpix)

– Et kjempepuslespill

Som vi forstår er det mange muligheter. Forskerne har ikke det endelige svaret på hvordan livet oppstod, og det er ikke så rart.

– Det er et kjempepuslespill med mange brikker som skal falle på plass, og vi er ikke i nærheten av å komme dit enda, sier Gørbitz.

Forskere har riktig nok kommet langt i å vise gjennom eksperimenter hvordan døde kjemikalier kan komme sammen og gjøre de merkeligste ting. De har sannsynligvis også lært en masse i prosessen.

– Noe av det som er morsomt med dette forskningsfeltet er at geologi, biologi, fysikk og kjemi møtes, sier kjemiker Reidar Lund.

– Før tenkte man at enten så er det liv eller så er det dødt. Men det er forskjellige grader: fra det som er multicellulært til en enkelt protocelle og til materiale. Her er det masse rom imellom som du kan bruke til å for eksempel lage nanomaskiner, ting som kan transportere noe i kroppen. Eller du kan lage bakterier til å syntetisere stoffer du ikke ellers klarer å lage uten helt spesielle betingelser og enormt lab-arbeid.

Forskere har på ingen måte gitt opp å finne et svar på hvordan livet først ble til. Videre eksperimentering med kjemikalier, men også datasimuleringer kan bidra.

– Her kan man utforske hvordan ulike stoffer påvirker hverandre. Hvem «overlever» lenger enn den andre? sier Gørbitz.

– Genetikken eller darwinismen trenger ikke være begrenset til liv, det kan faktisk også foregå på molekylnivå i en kjemikaliesuppe, sier han.

Forsker Irep Gözen sier at det er vanskelig å finne ut av hvordan de første cellene ble dannet fordi vi ikke vet akkurat hva slags forhold det var på jorda for fire milliarder år siden.

– Det er et forskningsfelt som er iboende spekulativt. Men det å prøve å forstå hvordan liv kunne oppstå på den tidlige jordkloden, det er temmelig fascinerende.