Laser-Zappen Experiment simuliert Anfänge des Lebens auf der Erde

Der Ursprung des Lebens auf der Erde vor etwa 4 Milliarden Jahren bleibt eines der größten ungelösten Rätsel der Wissenschaft, aber eine neue Studie ist Licht in die Angelegenheit.

Neu die Bedingungen gedacht, um auf der Erde existieren, wenn Leben begann, verwendeten die Wissenschaftler einen riesigen Laser um chemische Reaktionen zu entzünden, die eine Substanz, die in die molekularen Bausteine der DNA, die Blaupause für das Leben auf der frühen Erde umgewandelt.

Die Ergebnisse bieten nicht nur Unterstützung für Theorien wie Leben zuerst gebildet, sondern könnte auch Hilfe bei der Suche nach Spuren von Leben anderswo im Universum, sagten die Forscher. [7 Theorien über den Ursprung des Lebens]

Der Beginn des Lebens fällt mit einer hypothetischen Ereignis 4 Milliarden auf 3,85 Milliarden Jahre vor, bekannt als der spät schwere Bombardierung, in denen Asteroiden pummeled Erde und das Sonnensystem der anderen inneren Planeten. Diese Auswirkungen der Energie Jumpstart die Chemie des Lebens zur Verfügung gestellt haben können, sagen die Wissenschaftler.

Im Jahr 1952 führte die Chemiker Stanley Miller und Harold Urey ein berühmtes Experiment an der University of Chicago, in dem sie die Bedingungen auf der frühen Erde anwesend sein dachte simuliert. Dieses Experiment soll zeigen, wie die Grundmaterialien für das Leben von der unbelebten Materie produziert werden könnte.

Neuere Studien legen nahe, dass Asteroiden Auswirkungen Formamid brechen können – ein Molekül dachte in frühen Erdatmosphäre vorhanden sein – in genetischen Bausteine von DNA und seinem Vetter RNA gestellt Nucleobasen.

In ihrer neuen Studie verwendet Chemiker Svatopluk Civiš der Akademie der Wissenschaften der Tschechischen Republik, und seine Kollegen einen High-Power-Laser zum Abbau von Formamid ionisiertes Gas oder Plasma, um eine Verwarnung wegen eines Asteroiden auf der frühen Erde zu imitieren.

"Wir wollen [Ed], die Auswirkungen der einige Außerirdische Körper während der bereits frühzeitig von der Atmosphäre der Erde zu simulieren", sagte Civiš Leben Wissenschaft.

Sie Asterix Jod Laser, eine Maschine 490-Fuß-langen (150 Meter) verwendet, die Packungen ca. 1.000 Joule Energie auf ihrem Höhepunkt, der dem Betrag entspricht ein Atomkraftwerk produziert, sagte Civiš. Der Laser nur für die Hälfte einer Nanosekunde jedoch eingeschaltet war denn das ist vergleichbar mit den zeitlichen Rahmen für ein Asteroiden-Einschlag, sagte er.

Die Reaktion produziert Verbrühungen Temperaturen von bis zu 7.640 Grad Fahrenheit (4.230 Grad Celsius), eine Schockwelle auszusenden und spuckt intensive UV- und Röntgenstrahlung. Das chemische Feuerwerk produziert vier Nucleobasen, gemeinsam die DNA und RNA bilden: Adenin, Guanin, Cytosin und Uracil.

Mit empfindlichen spektroskopische Instrumente, beobachteten die Forscher die Zwischenprodukte der chemischen Reaktionen. Diese Instrumente messen den chemischen Fingerabdruck der Moleküle im Verlauf einer Reaktion gebildet. Danach nutzte das Team ein Massenspektrometer, ein Gerät, das die Massen von Chemikalien, zu erkennen, die Endprodukte der Reaktionen misst.

Die Aufschlüsselung der Formamid produziert zwei hochreaktive Chemikalien oder "freie Radikale" von Kohlenstoff und Stickstoff (CN) und Stickstoff und Wasserstoff (NH), die mit Formamid selbst herstellen der genetischen Nucleobasen reagiert haben könnte, sagte der Forscher.

Die Erkenntnisse, die detaillierte heute (8. Dezember) in der Zeitschrift Proceedings der National Academy of Sciences, Bereitstellen eines detailliertere Mechanismus wie die grundlegende Chemie des Lebens angefangen hat.

Die Ergebnisse der Studie könnten bieten Anhaltspunkte für Moleküle suchen, die für das Leben auf anderen Planeten führen könnten, sagten die Forscher. Die spät schwere Bombardierung konnte ähnliche Reaktionen auf anderen felsigen Planeten im Sonnensystem erstellt, aber diese können nicht gehabt haben Wasser und andere Voraussetzungen für das Leben, sagte Civiš. Beispielsweise enthalten die Erde Ton, die diese Bausteine des Lebens aus der sehr Bombardierung geschützt haben kann, die sie erstellt.

"[T] He Entstehung des irdischen Lebens ist nicht das Ergebnis eines Unfalls, sondern eine direkte Folge der Bedingungen auf der ursprünglichen Erde und seiner Umgebung," schrieb der Wissenschaftler in der Studie.

Anmerkung der Redaktion: Dieser Artikel wurde am 9. Dezember 2014 um 11:28 Uhr ET, aktualisiert, um den Nucleobasen korrigieren, die im Experiment synthetisiert wurden. Diese beinhalteten nicht Nucleobase Thymin.

Folgen Sie Tanya Lewis auf Twitter . Folgen Sie uns @livescience, Facebook & Google +.