Bouwsteen van leven gevonden in materiaal van Ryugu
In materiaal van de asteroïde Ryugu is een van de vier nucleobasen van RNA gevonden. Hiermee is het sterkste bewijs geleverd dat de organische bouwstenen voor het leven op Aarde uit de ruimte afkomstig zijn.
In december 2020 heeft Hayabusa2, een missie van het Japan Aerospace Exploration Agency (JAXA) per capsule en parachute 5,4 gram asteroïdemateriaal van Ryugu afgeleverd aan verwachtingsvolle wetenschappers op Aarde.
Uit analyse van deze monsters is gebleken dat het gaat om het meest primitieve materiaal dat ooit in een laboratorium is bestudeerd en dat dateert van vóór het ontstaan van de planeten 4,5 miljard jaar geleden. Uit de isotopische samenstelling van de gassen in deze materialen bleek dat Ryugu veel verder van de Zon, dicht bij de baan van Neptunus is ontstaan. Dat is veel verder weg dan zijn huidige locatie in de buurt van de Aarde.
Nu heeft nieuw onderzoek geleid tot de ontdekking van concentraties uracil in de monsters. Uracil is een nucleobase, één van de vier (samen met adenine, guanine en cytosine) die samen ribonucleïnezuur (RNA) vormen. Dit wordt door cellen gebruikt om genetische informatie door te geven. De concentratie uracil was hoger (32 deeltjes per miljard) in het monster dat diep onder het oppervlak van Ryugu is genomen dan in het ondiepe monster (11 delen per miljard). Dit wijst erop dat kosmische straling en ultraviolet licht van de Zon de hoeveelheid uracil dichter bij het oppervlak hebben afgebroken.
De samenstelling van Ryugu wijst erop dat de asteroïde tot dezelfde familie behoort als de koolstofrijke meteoriet die bekend staat als CI-chondrieten, waarvan er tot nu toe slechts vijf op Aarde zijn teruggevonden. Eerder waren drie nucleobasen gevonden in CI-meteorieten, terwijl alle vijf de nucleobasen (de vier voor RNA plus thymine, dat uracil vervangt in DNA) zijn gevonden in CM-chondrieten, een ander type meteoriet.
Men kan echter niet volledig uitsluiten dat het gaat om aardse verontreinigingen. Dit schrijft Yasuhiro Oba van de Hokkaido Universiteit in Japan en hoofdonderzoeker van het onderzoek.
Maar de ontdekking van urasil in twee monsters van Ryugu bevestigt dat nucleobasen inderdaad aanwezig zijn in ongerept asteroïdaal materiaal uit de vroegste dagen van het zonnestelsel.
De ontdekking is ongelooflijk belangrijk voor astrobiologen. Het is een stap op de weg naar inzicht in de oorsprong van leven, en of de processen die leidden tot het ontstaan van leven op Aarde zich elders in het heelal kunnen herhalen.
Het lijkt er dus op dat RNA en DNA aanvankelijk op Aarde zijn gevormd uit nucleobasen die lang geleden door inslagen van asteroïden en meteorieten zijn meegebracht. Er is echter nog een andere mogelijkheid, dat RNA- en DNA-moleculen zelf in de ruimte zijn ontstaan voordat ze op de jonge Aarde terechtkwamen. Het vraagteken hierbij is dat biochemici momenteel niet volledig begrijpen onder welke omstandigheden RNA en DNA zich op asteroïden kunnen vormen.
Een andere mogelijkheid is dat uracil en andere nucleobasen dateren van vóór de vorming van ons zonnestelsel. Zij kunnen in de diepe ruimte zijn ontstaan via fotochemische reacties – de inwerking van ultraviolet licht op organische moleculen – op ijs in interstellaire wolken waaruit het zonnestelsel en andere planetenstelsels inclusief hun asteroïden zijn ontstaan. Het basismateriaal van het leven zoals wij dat op Aarde kennen kan mogelijk verspreid zijn over het heelal. Als nucleobasen veel voorkomen in het heelal kan het hypothetisch buitenaards leven mogelijk ook gebruik maken van RNA en DNA.
Een aanwijzing zou kunnen liggen in de ontdekking van twee soorten organische verbindingen, imidazolen genaamd, in materiaal van Ryugu. Een imidazool maakt deel uit van de moleculaire structuur van uracil. Één type imidazool, 4-ICA genaamd, werd gevonden in een vergelijkbare concentratie als uracil in de monsters terwijl 2-ICA een lagere concentratie had. Het 4-ICA imidazool kan worden gevormd tijdens chemische reacties met het giftige waterstofcyanide, een veelvoorkomend ijzelingrediënt in interstellaire wolken.
De monsters van Ryugu zijn volledig onderzocht. Het is nu wachten op materiaal dat de OSIRIS-REx-missie in september van dit jaar naar de Aarde brengt. Die sonde heeft minstens 60 gram materiaal van de asteroïde 101955 Bennu aan boord. Omdat er dan een grotere hoeveelheid materiaal beschikbaar is verwachten de onderzoekers meer verschillende moleculen te kunnen vinden.
Het onderzoek werd op 21 maart 2023 gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.
Eerste publicatie: 25 maart 2023
Bron: JAXA
