Surf's up i livets begynnelse

For nesten fire milliarder år siden skylte voldsomme tidevannsbølger innover jordas kyster med bare noen timers mellomrom. En britisk forsker mener at det første livet kan ha surfet nettopp i disse dønningene.

Publisert

Last ned animasjonen!

Animasjonen kan lastes ned og spilles av lokalt i fullskjerm-størrelse.
Last ned:
Windows-versjon (1,2 MB)
Mac-versjon (2,0 MB)
 

Tidlig januarmorgen i København. Skandinaviske astronomer, kjemikere og biologer sitter spredd oppover radene med klappbenker på Niels Bohr-instituttets auditorium A.

Foran tavla, som Niels selv en gang skrev på, står en lavmælt brite og forklarer hvordan det aller første livet ble til. Kanskje.

- Hva var det som gjorde at et nylaget arvestoff begynte å kopiere seg selv? spør molekylærbiologen Richard Lathe fra Pieta Research.

Det er slett ikke usannsynlig at DNA-lignende molekyler ble skapt ved tilfeldigheter, og duppet rundt i urhavene. Men for at disse skulle utvikle seg til levende vesener måtte de lage kopier av seg selv.

Så hva var det som fikk de første, enkle arvestoffene til å kopieres?

Lathe tror han kan ha snublet over løsningen på problemet. Da jorda var ung, skylte enorme tidevannsbølger over kystlandskapene med bare noen timers mellomrom.

Disse syklusene av oversvømmelse og tørrlegging kan være mekanismen som fikk det aller første arvestoffet til å spre seg.

Vilt tidevann

- På den tida var havvannet antageligvis rundt 70 grader varmt, forteller Lathe.

- Døgnet varte bare rundt fire timer og månen hang mye nærmere jorda enn den gjør nå. Til sammen betydde dette at enorme tidevann, kanskje 300 ganger så voldsomme som i dag, feide over planeten med bare et par timers mellomrom.

Dammer langs kystlinja ble altså stadig fylt av nytt vann, men den høye temperaturen fikk mye av vannet til å fordampe før dammene igjen ble fylt opp og en ny syklus var i gang.

- Nede i slike pytter var forholdene perfekte for kopiering av DNA, mener Lathe.

Havvannet som ble fanget her var i utgangspunktet lite salt, men inneholdt ofte tilfeldige DNA-lignende molekyler og en god del andre kjemiske stoffer.

- Konsentrasjonen av salt i vannet gjør noe med DNA-lignende molekyler, forklarer han.

- DNA er laget av to tråder som henger sammen, men i lite salt vann skiller de to snorene lag. Ettersom vannet fordampet, ble imidlertid både salt og andre molekyler konsentrert i pyttene, og her ligger hemmeligheten.

Kopimaskin

Når vannet er salt nok, kan DNA-snorene reparere seg selv. Hvis de riktige stoffene dupper rundt i nærheten, vil disse limes inn som byggeklosser nedover den enslige DNA-tråden.

Til slutt danner alle de pålimte molekylene en hel tråd, som er nøyaktig lik den som forsvant. Dermed er det plutselig blitt to hele DNA-molekyler i dammen, i stedet for to halve.

Så kommer tidevannet inn på nytt, og saltvannet i dammen blir tynnet ut. Dermed vil de to DNA-trådene dele seg igjen, og fire halvdeler vil flyte rundt i vannet. Disse blir reparert ved fjære sjø, og dermed er det blitt fire hele dobbelttråder.


 

Etter en ny syklus vil de fire DNA-molekylene bli til åtte, så til 16 og etter ganske få omganger er det milliarder av kopier i dammen.

Lathe tror tidevannet på den unge jorda kan ha sørget for nettopp en slik kopieringsprosess.

Utvelgelse

En tilfeldig kopiering av vilkårlige DNA-molekyler lager lite liv. Ett av molekylene må ha hatt egenskaper som gjorde at det ble kopiert oftere enn andre, slik at en utvikling kom i gang.

- Kanskje alle bygeklossene som trengtes for å reparere DNA-snorer til slutt var brukt opp? spekulerer Lathe.

Enkle DNA-aktige molekyler kan også fungere som en slags enzymer - stoffer som får andre kjemiske reaksjoner til å gå fortere. Kanskje en av de DNA-lignende trådene hadde evnen til å lage nye byggeklosser fra enklere stoffer?

Dermed ville de ha et stort fortrinn i et hav hvor de naturlige klossene var brukt opp. På samme måte kan man tenke seg at det dukket opp flere trekk som økte sjansen for å bli kopiert. Kanskje noen til og med klarte å lage kopier uten tidevannet?

- Etter hvert ble havet kjøligere, fortsetter Lathe.

- På et tidspunkt sluttet den naturlige kopieringa å virke. Da måtte de DNA-lignende molekylene klare oppgaven på egen hånd, hvis de skulle være med videre.

Molekylærbiologen ser for seg at trådene med arvestoff etter hvert utviklet seg til celler, og ble til liv slik vi kjenner det.

Tips til jakta

- Kanskje astrobiologene må se etter planeter med måner og kjappe tidevann når de jakter på liv andre steder i universet, lurer Lathe.

- I så fall er sjansene dårlige for å finne utenomjordiske på Mars. De to små månene som svirrer rundt den røde planeten er så små at tidevannene de lager bare tilsvarer én prosent av dem vi kjenner fra jorda i dag.

Men kan hypotesen stemme? Lathe lar ikke spørsmålet bli liggende. Om kort tid skal et team ved University of Edinburgh sette opp et forsøk for å se om tidevannet virkelig kan kopiere DNA.

- Vi skal prøve å etterligne forholdene i tidevannsdammene fra urtiden i laboratoriet, forteller Lathe.

Resultatene vil være klare bare noen dager etter at forsøket starter, og vi venter selvsagt i stor spenning. Det hadde jo vært festlig om verdens første levende skapninger var surfere.