Rymdstoft från en uråldrig asteroid avslöjar livets byggstenar

Färska analyser av prover från asteroiden Ryugu visar att denna mörka rymdsten, som kretsar nära jorden, innehåller samtliga nyckelmolekyler som krävs för att bygga upp DNA och RNA. Forskare ser detta som en kraftfull indikation på att livets frön kan ha nått vår planet från yttre rymden.

Upptäckten förändrar i grunden vår förståelse av livets ursprung. Japanska astrobiologer har identifierat en komplett uppsättning kemiska byggstenar till den genetiska koden i asteroidmaterialet — något som aldrig lyckats tidigare. Om samma molekyler finns på olika himlakroppar i solsystemet innebär det att ingredienserna till liv möjligen inte är förbehållna enbart vår planet.

Vilken sorts asteroid bevarar solsystemets begynnelse

Ryugu är en liten asteroid med en diameter på omkring 900 meter och en karaktäristisk diamantform. På avstånd liknar den ett stycke grus med rundade kanter. Ytan är mycket mörk och rik på kolföreningar, vilket omedelbart drog till sig uppmärksamhet från forskare som sysslar med livets ursprung.

År 2014 skickade den japanska rymdorganisationen sonden Hayabusa2 mot asteroiden. Rymdfarkosten tillryggalade cirka 300 miljoner kilometer, landade på Ryugu vid två olika platser, samlade in material och förde det säkert tillbaka till jorden 2020. Laboratorierna mottog två uppsättningar prover, vardera med en vikt på 5,4 gram. Det är inte mycket, men för kemister och astrobiologer är det en riktig skatt.

Ryugu hör till de äldsta kända tidskapslarna i solsystemet. Dess material har knappt förändrats under miljarder år. Det ger forskarna möjlighet att bokstavligen titta in i den kemiska forntiden — en era då jorden fortfarande var under bildning och ännu inte var en plats lämpad för liv, som vi känner det.

Livets fem bokstäver funna på ett ställe

Alla organismer kodar information i DNA och RNA. Man kan föreställa sig dem som en bruksanvisning till kroppen, skriven i ett särskilt kemiskt alfabet. Detta alfabet består av fem så kallade kvävebaser, ofta kallade livets bokstäver:

Adenin (A) – närvarande i både DNA och RNA
Guanin (G) – gemensam för båda typerna av genetiskt material
Cytosin (C) – förekommer i både DNA och RNA
Tymin (T) – karaktäristisk för DNA
Uracil (U) – typisk för RNA

I meteoriter och andra rymdprover har forskare tidigare hittat enskilda föreningar från denna grupp eller kombinationer av dem. Det saknades alltid något, vilket gjorde det svårt att med full övertygelse hävda att rymden hade levererat en komplett uppsättning för uppbyggnad av gener.

Det förändrades med analysen av materialet från Ryugu. Teamet från Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology identifierade alla fem baser i proverna. Det handlar inte om svaga spårvariationer i data, utan om tydliga, mätbara mängder bekräftade av oberoende kemiska metoder. I en handfull kosmiskt grus låg en komplett uppsättning kemiska bokstäver som är nödvändiga för att skriva livets kod.

För forskarna är detta en signal om att livets komponenter inte är något ovanligt, begränsat till vår planet. De verkar snarare vara en naturlig produkt av de processer som pågick i de primära gas- och stoftmolnen som solsystemet uppstod ur.

Tymin förändrar berättelsen om DNA och RNA:s ursprung

Tymins närvaro väcker särskild uppmärksamhet. Tidigare undersökningar av Ryugu pekade främst på uracil, vilket passade väl in i den populära hypotesen om att RNA kom först — ett enklare och äldre system för lagring av information. DNA troddes ha uppstått senare, på den unga jorden.

Den nya analysen komplicerar detta scenario. Om både uracil och tymin förekommer samtidigt i prover från en så gammal asteroid betyder det att förutsättningarna för bildning av mer komplexa molekyler, som är typiska för DNA, rådde i mörka hörn av det kosmiska materialet, långt innan jorden blev en beboelig plats.

Tymins närvaro antyder att receptet på DNA möjligen inte blev till på jorden. Det kan ha anlänt i ett paket med asteroider och kometer. Intressant nog har forskare nyligen uppnått liknande resultat vid analys av material från en annan asteroid, Bennu. Där dök också den kompletta uppsättningen av fem baser upp. Två oberoende fynd på två olika kosmiska kroppar gör argumentet betydligt mer övertygande.

Forskarna från det japanska teamet noterar att upptäckten av tymin öppnar nya frågor om den tidsmässiga ordningsföljden i utvecklingen av genetiska system. Om DNA:s byggstenar var tillgängliga redan i solsystemets tidiga faser måste vi ompröva föreställningen om en gradvis utveckling från RNA till DNA.

Det kosmiska leveransscenariot: hur livet kunde tändas

Det japanska teamet går ett steg längre och föreslår en samlad bild av vad som kan ha utspelat sig för flera miljarder år sedan. Enligt dem uppstod det i solsystemets yttre regioner åtskilliga asteroider och kometer rika på kolföreningar, vatten och ett brett spektrum av komplexa organiska molekyler — däribland baserna till DNA och RNA.

Med tiden började planeternas gravitation och subtila banförändringar att skjuta en del av dem mot systemets inre regioner. Några passerade den unga jorden på säkert avstånd, andra träffade dess yta. Varje sådant sammanstöt kunde sprida ett kemiskt startkit över planetens yta.

Om ett sådant regn av asteroider varade i hundratals miljoner år kan jorden bokstavligen ha översköljts med material från vilket de första självreplikerande molekylerna förr eller senare uppstod. Det är inte säkert hur lång tid det tog, eller i exakt vilken miljö — om det var i havet eller kanske i varma källor — men de nya uppgifterna från Ryugu gör det kosmiska ursprunget av vissa komponenter till en mycket mindre exotisk tanke än tidigare.

Forskarna understryker dessutom att liknande processer kan ha ägt rum i andra planetsystem. Om organiska molekyler är en vanlig biprodukt av planetbildning kan många andra världar ha fått en chans att utveckla liv. Detta antagande utvidgar möjligheterna att söka efter utomjordiskt liv ganska avsevärt.

Vad proverna fortfarande döljer och hur forskningen fortsätter

Den beskrivna uppsättningen resultat är publicerad i den prestigefyllda tidskriften Nature Astronomy, men arbetet med proverna är långt ifrån avslutat. Laboratorier undersöker fortfarande partiklar från Ryugu under mikroskop med enorm upplösning och letar efter ytterligare klasser av organiska föreningar: aminosyror, sockerarter och beståndsdelar av lipider.

Forskarna vill också kartlägga exakt hur baserna till DNA och RNA uppstod på asteroiden. Bildades de i den kalla dimman som solsystemet uppstod ur, eller kanske direkt på Ryugu till följd av reaktioner mellan is, mineraler och kosmisk strålning? Svaret kan peka på vilken typ av himlakroppar man bör söka i för att hitta ytterligare kemiska bibliotek.

Forskarna planerar att använda avancerade tekniker som högupplösande masspektrometri och röntgendiffraktion för att identifiera ytterligare organiska strukturer. Varje ny molekyl bidrar till att teckna en komplett bild av det kemiska förrådet i solsystemets tidiga faser.

Varför denna historia också är viktig för den vanliga svensken

Vid första anblicken verkar det som ett avlägset och abstrakt ämne. I praktiken hjälper det oss att förstå hur anmärkningsvärt ett fenomen liv är — och hur lätt det kunde ha uteblivit. Om det i det unga solsystemet hade uppstått färre kolrika asteroider, eller om deras banor hade sett annorlunda ut, kunde jorden ha slutat som en karg, stenig kula med oceaner, men utan dikter, musik och internet.

För en del forskare är det också ett argument för att sökandet efter liv utanför jorden inte bör koncentrera sig enbart på planeter motsvarande vår — utan också på deras omgivningar: asteroidbälten, kometmoln och små kroppar som kretsar i närheten. Om kompletta uppsättningar av genetiska molekyler kretsar där kan många planeter ha fått sin egen chans att tända liv.

Det är värt att nämna att metoderna för analys av så gamla och känsliga prover vidareutvecklar teknologier som senare finner användning inom mycket jordnära områden — från medicin och materialteknik till analys av miljöföroreningar. Proverna från Ryugu är alltså inte bara en berättelse om var vi kommer ifrån, utan också en drivkraft bakom utveckling av nya verktyg som om några år kan dyka upp på sjukhus och i laboratorier världen över. Är det inte fascinerande hur en handfull stenar från rymden kan förändra vår syn på vår egen existens?