Elämän syntyprosessi Maassa tai sen lähiavaruudessa suurta luonnon valinnan sallimaa ja ohjaamaa sattumaa

7.1.2015

Elämä Maassa on seurausta 13,7 miljardia vuotta sitten tapahtuneesta alkuräjähdyksestä ja siitä alkaneista kehityskuluista ja prosesseista. Alkuräjähdyksessä ja tähdissä syntyneet yleiset, kovalenttisia sidoksia helposti muodostavat alkuaineet – hiili, vety, typpi, happi fosfori ja rikki (CHNOPS) – reagoivat keskenään sopivissa ympäristöissä, kuten avaruuden jäisillä pinnoilla tai nuorten planeettojen kuumilla pinnoilla. Spontaaneissa reaktioissa syntyi pieniä orgaanisia molekyylejä, jotka edelleen reagoivat keskenään ja tuottivat miljoonia erilaisia hiiliketjuja tai renkaita. Tästä suuresta molekyylien kirjosta on jotenkin, ja jossakin, valikoitunut pieni joukko hyvin spesifisiä molekyylejä, joista rakentui pitkiä, itse itseään ylläpitäviä ketjuja. Syntyi elämä.

Näin tiivistää dosentti Kirsi Lehto elämän synnyn. Hän tutkii ja opettaa astrobiologiaa Turun yliopistossa.  Astrobiologia on monitieteinen tutkimusala, joka selvittää elämän syntyä, kehitystä ja biokemiallista perustaa. Lisäksi tutkimuskohteina ovat elämän mahdollisuudet muilla taivaankappaleilla ja omassa aurinkokunnassamme, eksoplaneettojen etsintä ja niiden olosuhteiden kartoitus, sekä avaruusmatkailuun ja nolla-gravitaatioon liittyvät biologiset ja lääketieteen kysymykset.

Molekyylipuuron kehittyminen solulliseksi elämäksi oli hyvin monivaiheinen prosessi, joka eteni yhä uusien ja uusien satunnaisten tapahtumien kautta. Prosessin käynnistymiseen tarvittiin sopivia rakennuspalikoita eli neljä erilaista ribonukleotidia (RNA). Jossakin paikassa nuorella Maa-planeetalla tai sen lähiavaruudessa ribonukleotidejä rikastui niin suuri määrä, että ne alkoivat ketjuuntua lyhyiksi ketjuiksi. Ketjut alkoivat pariutua peilikuviensa eli vastinjuosteidensa kanssa, ja muodostui kierteisiä kaksoisjuosteita – kuin vetoketjuja. Pariutuminen oli satunnaista ja epätarkkaa, mutta se auttoi ketjujen pysymistä ehjinä, kasvamista pidemmiksi ja vähitellen myös kopioitumista. Prosessi tarvitsi hyvin suotuisat olosuhteet, esimerkiksi kuuman vetysyanidiliuoksen ja sopivan, syklisesti vaihtelevan lämpötilan.

Varhaisimmat kehitysvaiheet – eli nuo edellä mainitut rakennuspalikat ja RNA:sta syntynyt proteiinisynteesi-koneisto – ovat kaiken myöhemmin tapahtuneen kehityksen perusta. Ne jäivät käyttöön elämän perusominaisuuksina, ”frozen accidents” tyyppisinä muinaisjäänteinä. Vielä ei tiedetä, oliko RNA:n syntyyn ja kehitykseen pohjautuva elämä ainoa vaihtoehto vai olisiko elämä voinut syntyä ja kehittyä myös jonkin toisenlaisen kemian avulla. Elämän synty ja kehitys vaihe vaiheelta on kuitenkin ollut suurta, luonnon valinnan sallimaa ja ohjaamaa sattumaa.

Syanobakteerit elämän mahdollistajina

Dosentti Lehto tutkii syanobakteerien – sinilevien – sopeutumista Marsin kaltaisiin olosuhteisiin. Marsin olosuhteet, ainakin teoriassa, mahdollistavat kasvien yhteyttämisen, sillä vettä, hiilidioksidia ja mikroravinteita on siellä saatavilla. Kasvatus olisi kuitenkin mahdollista vain suojatuissa kammioissa. Kirsi Lehto keskittyy kahteen syanobakteerilajiin, joista Arthrospira sp. PCC 8005 tuottaa syötävää ravintorikasta biomassaa. Anabaena cylindrica puolestaan on tehokas biovedyn tuottaja.

”Avaruuden valloitus vaatii ihmiselämän edellytysten mahdollistamista, ruuan ja hapen tuotantoa eli kasvien yhteyttämistä, perustuotantoa”, kertoo Lehto.


”Sinilevät ovat oiva tutkimusväline tässä työssä, kuten myös perustuotannon tutkimisessa maanpäällisiin sovelluksiin”, Lehto jatkaa.  Syanobakteerit olivat ensimmäisiä yhteyttäviä ja happea tuottavia eliöitä Maan elämän evoluutiossa.  Yhteyttämisessä eli fotosynteesissä auringonvalon energian avulla tuotetaan vedestä, hiilidioksidista ja mineraaliravinteista orgaanisia yhdisteitä toisenvaraisten eliöiden ravinnoksi. Samalla vapautuu happea. Fotosynteesi mahdollistaa edelleen elämän Maassa.

Astrobiologia ei siis pelkästään ole maan ulkopuolisen elämän mahdollisuuksien tutkimista vaan lisää ymmärrystä myös kotiplaneetastamme Maasta. ”Jos astrobiologian tutkimuksen kiinnostavuuden kautta alamme kunnioittaa enemmän maapallon elinehtoja, perustuotantoa ja sen tutkimusta, se on hieno saavutus. Perustuotanto kun on kaiken tuntemamme elämän edellytys”, on Lehdon tärkeä tutkimuspoliittinen viesti.


Dosentti Kirsi Lehto puhuu aiheesta ”Elämän synty” Tieteen päivien sessiossa ”Sattuma ja universumi”. Sessio alkaa 7.1.2015 kello 10.00 Helsingin yliopiston Päärakennuksen (Fabianinkatu 33, Helsinki) salissa 1.

Viimeksi muokattu 30.1.2015
Seuraa meitä:
FacebookSlideshareTwitterYoutube
VAIHDE 029 533 5000
KIRJAAMO 029 533 5049
FAKSI 029 533 5299
   
SÄHKÖPOSTI etunimi.sukunimi@aka.fi
AUKIOLO Arkisin 8.00-16.15
   
HENKILÖHAKU »
YHTEYSTIEDOT, LASKUTUS  JA
REKISTERISELOSTEET»
KYSYMYKSET JA PALAUTE »