Miten ensimmäinen elämä Maassa selvisi suurimmasta uhkasta – vedestä

Ensi vuoden helmikuun 18. päivänä NASA:n avaruusalus syöksyy Marsin ilmakehän läpi, laukaisee retro-rakettinsa katkaistakseen putoamisensa ja laskee sen jälkeen kuudella pyörällä varustetun Perseverance-nimisen kulkijan maan pinnalle. Jos kaikki menee suunnitelmien mukaan, operaatio laskeutuu Jezeron kraatteriin, 45 kilometrin levyiseen halkeamaan lähellä planeetan päiväntasaajaa, jossa on aikoinaan saattanut olla nestemäistä vettä sisältävä järvi.

Perseverancea hurraavien maanmiesten joukoissa John Sutherland on erityisen tarkkaavainen. Sutherland, brittiläisen Cambridgen MRC:n molekyylibiologian laboratoriossa työskentelevä biokemisti, oli yksi niistä tutkijoista, jotka lobasivat NASA:ta vierailemaan Jezeron kraatterissa, koska se sopii hänen ajatuksiinsa siitä, mistä elämä on saattanut saada alkunsa – Marsissa ja Maassa.

Laskeutumispaikan valinta heijastelee muutosta ajattelussa, joka koskee kemiallisia vaiheita, jotka muuttivat muutamat molekyylit ensimmäisiksi biologisiksi soluiksi. Vaikka monet tiedemiehet ovat pitkään arvelleet, että nuo uraauurtavat solut syntyivät meressä, viimeaikaiset tutkimukset viittaavat siihen, että elämän keskeiset molekyylit ja sen ydinprosessit voivat muodostua vain Jezeron kaltaisissa paikoissa – suhteellisen matalassa vesimuodostumassa, jota purot ruokkivat.

Tämä johtuu siitä, että useat tutkimukset viittaavat siihen, että elämän peruskemikaalit vaativat muodostuakseen auringonvalon aiheuttamaa ultraviolettisäteilyä ja että vesiympäristön on täytynyt tiivistyä erittäin voimakkaasti tai ajoittain kuivuakseen jopa kokonaan. Laboratoriokokeissa Sutherland ja muut tutkijat ovat tuottaneet DNA:ta, proteiineja ja muita solujen ydinkomponentteja lämmittämällä varovasti yksinkertaisia hiilipohjaisia kemikaaleja, altistamalla ne UV-säteilylle ja kuivattamalla ne ajoittain. Kemistit eivät ole vielä pystyneet syntetisoimaan yhtä laajaa valikoimaa biologisia molekyylejä olosuhteissa, jotka jäljittelevät merivettä.

Kehittyvät todisteet ovat saaneet monet tutkijat hylkäämään ajatuksen siitä, että elämä syntyi valtamerissä, ja keskittymään sen sijaan maaympäristöihin, paikkoihin, jotka olivat vuoroin märkiä ja vuoroin kuivia. Siirtymä tuskin on yksimielinen, mutta tutkijat, jotka kannattavat ajatusta maanpäällisestä alusta, sanovat, että se tarjoaa ratkaisun pitkään tunnustettuun paradoksiin: vaikka vesi on elämälle välttämätöntä, se myös tuhoaa elämän ydinkomponentteja.

Pinnalla olevat järvet ja lätäköt ovat erittäin lupaavia, sanoo Seattlessa sijaitsevan Seattlen Washingtonin yliopiston planetaaritutkija David Catling. ”Viimeisten 15 vuoden aikana on tehty paljon työtä, joka tukisi tätä suuntaa.”

Primordial soup

Vaikka elämälle ei ole vakiintunutta määritelmää, useimmat tutkijat ovat yhtä mieltä siitä, että siihen tarvitaan useita komponentteja. Yksi on informaatiota kantavat molekyylit – DNA, RNA tai jokin muu. On täytynyt olla keino kopioida nämä molekyyliohjeet, vaikka prosessi olisi ollut epätäydellinen, jotta virheet, evolutiivisen muutoksen siemenet, olisivat voineet tapahtua. Lisäksi ensimmäisillä eliöillä on täytynyt olla tapa ruokkia ja ylläpitää itseään, ehkä proteiinipohjaisten entsyymien avulla. Lopuksi jokin piti nämä toisistaan poikkeavat osat koossa ja piti ne erillään ympäristöstään.

Kun elämän alkuperän laboratoriotutkimus alkoi toden teolla 1950-luvulla, monet tutkijat olettivat, että elämä sai alkunsa merestä, jossa oli runsaasti hiilipohjaisia kemikaaleja, joita kutsuttiin alkukeitoksi.

Tätä ajatusta ehdottivat itsenäisesti 1920-luvulla biokemisti Aleksandr Oparin silloisessa Neuvostoliitossa ja geneetikko J. B. S. Haldane Yhdistyneessä kuningaskunnassa. Kumpikin kuvitteli nuoren maapallon valtavaksi kemialliseksi tehtaaksi, jossa oli lukuisia hiilipohjaisia kemikaaleja liuenneena varhaisten valtamerten vesiin. Oparin päätteli, että muodostui yhä monimutkaisempia hiukkasia, jotka huipentuivat hiilihydraatteihin ja proteiineihin: niihin, joita hän kutsui ”elämän perustaksi”.

Illinoisin osavaltiossa sijaitsevassa Chicagon yliopistossa työskentelevä nuori tutkija nimeltä Stanley Miller kuvaili vuonna 1953 nykyään kuuluisan kokeen, jonka katsottiin vahvistavan nämä ajatukset1. Hän käytti lasipulloa, jossa oli vettä jäljitelläkseen valtamerta, ja toista pulloa, jossa oli metaania, ammoniakkia ja vetyä, jäljitelläkseen varhaista ilmakehää. Putket yhdistivät pullot toisiinsa, ja elektrodi simuloi salamaa. Muutaman päivän kuumentaminen ja sähköiskut riittivät glysiinin, yksinkertaisimman aminohapon ja proteiinien välttämättömän ainesosan, valmistamiseen. Tämä viittasi monille tutkijoille siihen, että elämä syntyi lähellä meren pintaa.

Mutta monet tiedemiehet sanovat nykyään, että tähän ajatukseen liittyy perustavanlaatuinen ongelma: elämän kulmakivimolekyylit hajoavat vedessä. Tämä johtuu siitä, että proteiinit ja DNA:n ja RNA:n kaltaiset nukleiinihapot ovat haavoittuvia liitoskohdissaan. Proteiinit koostuvat aminohappoketjuista, ja nukleiinihapot ovat nukleotidiketjuja. Jos ketjut asetetaan veteen, se hyökkää lenkkien kimppuun ja lopulta rikkoo ne. Hiilikemiassa ”vesi on vihollinen, joka on suljettava pois mahdollisimman tiukasti”, kirjoitti edesmennyt biokemisti Robert Shapiro vuonna 1986 ilmestyneessä totemimaisessa kirjassaan Origins, jossa kritisoitiin alkuaikojen valtamerihypoteesia2.

Tämä on veden paradoksi. Nykyään solut ratkaisevat sen rajoittamalla veden vapaata liikkumista sisuksissaan, sanoo synteettinen biologi Kate Adamala Minnesotan yliopistosta Minneapolisissa. Tästä syystä suositut kuvat sytoplasmasta eli solun sisällä olevasta aineesta ovat usein vääriä. ”Meille opetetaan, että sytoplasma on vain pussi, johon kaikki mahtuu ja jossa kaikki uiskentelee”, hän lisää. ”Se ei pidä paikkaansa, kaikki on uskomattomasti telineistetty soluissa, ja se on telineistetty geeliin, ei vesipussiin.”

Jos elävät olennot pitävät vettä hallinnassaan, niin seuraus on monien tutkijoiden mukaan ilmeinen. Elämä on luultavasti muodostunut maalla, jossa vesi oli läsnä vain ajoittain.

Lankalähtö

Joitakin keskeisiä todisteita tämän ajatuksen puolesta saatiin vuonna 2009, kun Sutherland ilmoitti, että hän ja hänen ryhmänsä olivat onnistuneet valmistamaan kaksi neljästä nukleotidista, jotka muodostavat RNA3:n. He aloittivat fosfaatilla ja neljällä yksinkertaisella hiiltä sisältävällä kemiallisella aineella, joihin kuului myös syanidisuola, jota kutsutaan nimellä syanamidi. Kemikaalit liuotettiin kauttaaltaan veteen, mutta ne olivat erittäin väkeviä, ja ratkaisevissa vaiheissa tarvittiin UV-säteilyä. Tällaisia reaktioita ei voisi tapahtua syvällä meressä – vain pienessä auringonvalolle alttiissa altaassa tai purossa, jossa kemikaalit voitaisiin tiivistää, hän sanoo.

Sutherlandin työryhmä on sittemmin osoittanut, että samoista aloituskemikaaleista voidaan valmistaa myös proteiinien ja lipidien esiasteita, jos niitä käsitellään hienovaraisesti eri tavalla4. Tutkijat ehdottavat, että nämä reaktiot olisivat voineet tapahtua, jos aurinko olisi kuivattanut syanidisuoloja sisältävää vettä, jolloin jäljelle olisi jäänyt kerros kuivia, syanidiin liittyviä kemikaaleja, joita sitten lämmitettiin esimerkiksi geotermisellä toiminnalla. Viime vuonna hänen ryhmänsä on tuottanut DNA:n rakennuspalikoita – mitä aiemmin pidettiin epätodennäköisenä – käyttämällä auringonvalon energiaa ja joitakin samoja kemikaaleja suurina pitoisuuksina5.

Tätä lähestymistapaa on laajentanut biokemisti Moran Frenkel-Pinter, joka työskentelee Atlantassa, Georgiassa sijaitsevassa NSF-NASA:n kemiallisen evoluution keskuksessa (Center for Chemical Evolution for Atlanta, Georgia), kollegoineen. Viime vuonna he osoittivat, että aminohapot liittyivät spontaanisti toisiinsa muodostaen proteiinin kaltaisia ketjuja, jos ne kuivattiin6. Tällaiset reaktiot tapahtuivat todennäköisemmin niiden 20 aminohapon kanssa, joita nykyään esiintyy proteiineissa, kuin muiden aminohappojen kanssa. Tämä tarkoittaa, että ajoittainen kuivaus voisi auttaa selittämään, miksi elämä käyttää vain näitä aminohappoja satojen muiden mahdollisuuksien joukosta. ”Näimme valintaa nykyisille aminohapoille”, Frenkel-Pinter sanoo.

Kostea ja kuiva

Taukoittainen kuivuminen voi myös auttaa ajamaan näitä molekyylien rakennuspalikoita kasaantumaan monimutkaisemmiksi, elämän kaltaisiksi rakenteiksi.

Klassisen kokeen samansuuntaisesta lähestymistavasta julkaisivat vuonna 1982 tutkijat David Deamer ja Gail Barchfeld, jotka työskentelivät tuolloin Kalifornian tasavallassa Davisissa7. Heidän tavoitteenaan oli tutkia, miten lipidit, toinen pitkäketjuisten molekyylien luokka, järjestäytyvät itsestään muodostaen soluja ympäröiviä kalvoja. Ensin he valmistivat vesikkeleitä: pallomaisia möhkäleitä, joissa on vesipitoinen ydin, jota ympäröi kaksi lipidikerrosta. Sitten tutkijat kuivasivat vesikkelit, ja lipidit järjestäytyivät uudelleen monikerroksiseksi rakenteeksi, joka muistutti pannukakkupinoa. DNA-säikeet, jotka olivat aiemmin kelluneet vedessä, jäivät kerrosten väliin. Kun tutkijat lisäsivät jälleen vettä, vesikkelit muodostuivat uudelleen – ja niiden sisällä oli DNA. Tämä oli askel kohti yksinkertaista solua.

”Näitä märkä-kuiva-syklejä on kaikkialla”, sanoo Deamer, joka työskentelee nyt Kalifornian yliopistossa Santa Cruzissa. ”Se on niinkin yksinkertaista kuin sadeveden haihtuminen märälle kivelle.” Mutta kun niitä sovelletaan biologisiin kemikaaleihin, kuten lipideihin, tapahtuu hänen mukaansa merkillisiä asioita.

Vuonna 2008 tehdyssä tutkimuksessa Deamer ja hänen työryhmänsä sekoittivat nukleotideja ja lipidejä veteen ja laittoivat ne sitten märkä-kuiva-sykleihin. Kun lipidit muodostivat kerroksia, nukleotidit yhdistyivät RNA:n kaltaisiksi ketjuiksi – reaktio, joka ei tapahtuisi vedessä ilman apua8.

Muut tutkimukset viittaavat erilaiseen tekijään, joka näyttää olevan avainasemassa elämän synnyssä: valoon. Tämä on yksi Bostonin Massachusetts General Hospitalissa toimivan synteettisen biologin Jack Szostakin työryhmän johtopäätöksistä. Työryhmä työskentelee ”protosolujen” parissa, jotka ovat yksinkertaisia versioita soluista, jotka sisältävät kourallisen kemikaaleja, mutta voivat kasvaa, kilpailla ja monistua. Protosolut käyttäytyvät elävämmin, jos ne altistetaan maalla vallitsevia olosuhteita vastaaville olosuhteille. Eräässä tutkimuksessa, jonka toinen kirjoittaja Adamala oli, havaittiin, että protosolut pystyivät käyttämään valosta saatavaa energiaa jakautuakseen yksinkertaisessa lisääntymismuodossa9. Vastaavasti Claudia Bonfio, joka työskentelee nyt myös MRC:n molekyylibiologian laboratoriossa, ja hänen kollegansa osoittivat vuonna 2017, että UV-säteily ohjaa monien proteiinien kannalta ratkaisevien rauta-rikkiklustereiden synteesiä10. Niiden joukossa on myös elektroninsiirtoketjun proteiineja, jotka antavat virtaa kaikille eläville soluille ohjaamalla energiavarastomolekyylin ATP:n synteesiä. Rauta-rikkiklusterit hajoaisivat, jos ne altistuisivat vedelle, mutta Bonfion työryhmä havaitsi, että ne olivat vakaampia, jos klustereita ympäröivät yksinkertaiset 3-12 aminohapon pituiset peptidit.

Vettä, mutta ei liikaa

Tämmöiset tutkimukset ovat antaneet vauhtia ajatukselle, jonka mukaan elämä sai alkunsa hyvin valoisalta pinnalta, jossa oli rajallinen määrä vettä. Keskustelua käydään kuitenkin edelleen siitä, kuinka paljon vettä oli mukana ja mikä oli sen rooli elämän alkamisessa.

Deamerin tavoin Frenkel-Pinter väittää, että märkä-kuiva-syklit olivat ratkaisevia. Hänen mukaansa kuivat olosuhteet tarjosivat mahdollisuuden ketjumolekyylien, kuten proteiinien ja RNA:n, muodostumiselle.

Mutta pelkkä RNA:n ja muiden molekyylien muodostuminen ei ole elämää. On muodostettava itseään ylläpitävä, dynaaminen järjestelmä. Frenkel-Pinter ehdottaa, että veden tuhovoima olisi voinut edistää sitä. Aivan kuten saaliseläimet kehittyivät juoksemaan nopeammin tai erittämään myrkkyjä selviytyäkseen saalistajista, ensimmäiset biologiset molekyylit saattoivat kehittyä selviytymään veden kemiallisista hyökkäyksistä – ja jopa valjastamaan sen reaktiivisuuden hyvään tarkoitukseen.

Tänä vuonna Frenkel-Pinterin työryhmä jatkoi aiempaa tutkimustaan6 , jossa osoitettiin, että kuivuminen aiheutti aminohappojen spontaania yhdistymistä. Ryhmä havaitsi, että heidän protoproteiininsa pystyivät vuorovaikutukseen RNA:n kanssa ja että molemmat muuttuivat sen seurauksena vakaammiksi vedessä11. Vesi toimi käytännössä valintapaineena: vain ne molekyyliyhdistelmät, jotka pystyivät selviytymään vedessä, jatkoivat elämään, koska muut tuhoutuivat.

Ajatuksena on, että jokaisessa kostutussyklissä heikommat molekyylit tai ne, jotka eivät pystyneet suojautumaan sitoutumalla toisiin, tuhoutuivat. Bonfio ja hänen työryhmänsä osoittivat tämän tämän vuoden tutkimuksessa12, jossa he yrittivät muuntaa yksinkertaisia rasvahappoja monimutkaisemmiksi lipideiksi, jotka muistuttavat nykyaikaisissa solukalvoissa esiintyviä lipidejä. Tutkijat loivat lipidiseoksia ja havaitsivat, että yksinkertaiset lipidit tuhoutuivat veden vaikutuksesta, kun taas suuremmat, monimutkaisemmat lipidit kerääntyivät. ”Jossain vaiheessa näitä lipidejä olisi tarpeeksi, jotta ne voisivat muodostaa kalvoja”, hän sanoo. Toisin sanoen vettä saattaa olla kultainen määrä: ei niin paljon, että biologiset molekyylit tuhoutuisivat liian nopeasti, mutta ei myöskään niin vähän, että mikään ei muuttuisi.

Lämpimät pienet lammet

Missä tämä kaikki on voinut tapahtua? Tässä asiassa alalla on sukupolvien välinen kuilu. Monet vanhemmat tutkijat ovat sitoutuneet yhteen tai toiseen skenaarioon, kun taas nuoremmat tutkijat väittävät usein, että kysymys on täysin auki.

Avomeri on Frenkel-Pinterin mukaan elinkelvoton, koska kemikaalit eivät pääse keskittymään. ”Se on todella ongelma”, Bonfio on samaa mieltä.

Vaihtoehtoista meri-ideaa on ajanut 1980-luvulta lähtien geologi Michael Russell, itsenäinen tutkija, joka työskenteli aiemmin Jet Propulsion Laboratory -laboratoriossa Pasadenassa Kaliforniassa. Russell väittää, että elämä sai alkunsa merenpohjan aukkojen kautta, joissa lämmin emäksinen vesi tihkuu ylös alla olevista geologisista muodostumista. Lämpimän veden ja kivien väliset vuorovaikutukset tuottaisivat kemiallista energiaa, joka pyörittäisi ensin yksinkertaisia aineenvaihduntasyklejä, jotka myöhemmin alkaisivat valmistaa ja käyttää RNA:n kaltaisia kemikaaleja.

Russell suhtautuu kriittisesti Sutherlandin lähestymistapaan. ”Hän tekee kaikkia näitä fantastisia kemian pätkiä”, hän sanoo, mutta Russellille mikään niistä ei ole relevanttia. Tämä johtuu siitä, että nykyaikaiset organismit käyttävät täysin erilaisia kemiallisia prosesseja RNA:n kaltaisten aineiden valmistamiseen. Hän väittää, että näiden prosessien on täytynyt syntyä ensin, ei itse aineiden. ”Elämä valitsee hyvin erityisiä molekyylejä. Mutta niitä ei voi poimia penkistä. Ne on tehtävä tyhjästä, ja niin elämä tekee.”

Sutherland vastustaa, että kun RNA, proteiinit ja niin edelleen olisivat muodostuneet, evoluutio olisi ottanut ohjat käsiinsä ja mahdollistanut sen, että proto-organismit olisivat voineet löytää uusia tapoja valmistaa näitä molekyylejä ja siten ylläpitää itseään.

Nyt monet tutkijat ovat suhtautuneet epäilevästi Russellin emäksisen venttiilin hypoteesiin väittäen, että siltä puuttuu kokeellinen tuki.

Kemiallisissa kokeissa, joissa simuloidaan pintaolosuhteita, on sitä vastoin saatu aikaan nukleiinihappojen, proteiinien ja lipidien rakennusaineita. ”Mitään tällaista synteesiä ei ole olemassa tuossa syvänmeren hydrotermisessä venttiilihypoteesissa. Sitä ei vain yksinkertaisesti ole tehty, ja mahdollisesti siksi, että sitä ei voida tehdä”, Catling sanoo.

Frenkel-Pinter suhtautuu kriittisesti myös tuuletusaukko-ajatukseen, koska molekyylit, joiden kanssa hän työskentelee, eivät selviäisi pitkään niissä olosuhteissa. ”Näiden protopeptidien muodostuminen ei sovi kovin hyvin yhteen hydrotermisten purkausten kanssa”, Frenkel-Pinter sanoo.

Mahdollista ratkaisua ehdotti toukokuussa geokemisti Martina Preiner, joka työskentelee post doc -tutkijana Düsseldorfin yliopistossa Saksassa, kollegoineen. Hän väittää, että hydrotermisten purkausaukkojen alla olevissa kivissä lämpö ja kemialliset reaktiot sitovat vesimolekyylejä tai hajottavat niitä – jolloin syntyy kuivia tiloja13. ”Kallion ja veden väliset vuorovaikutukset poistavat jossain määrin vettä”, hän sanoo. Ajoittain merivettä tihkuu lisää, jolloin syntyy ”jonkinlainen märkä-kuiva-kierto”. Tämän pitäisi tehdä syvänmeren kivistä paljon sopivampia keskeisten molekyylien muodostumiselle, väittää Preiner, vaikka hän myöntääkin, että kyseessä on vasta hypoteesi. ”Tietysti on vielä tehtävä asianmukaiset kokeet, joilla voidaan todistaa, että näin voitaisiin tehdä tiettyjä reaktioita.”

Tällä hetkellä näitä todisteita ei kuitenkaan ole. Samaan aikaan kokeellinen tuki kasvaa ajatukselle, jonka mukaan elämä on saanut alkunsa pienissä vesistöissä maalla.

Sutherland suosii meteoriitin törmäyskraatteria, jota aurinko ja törmäyksen jäännösenergia lämmittävät, ja jonka kaltevia sivuja pitkin kulkee useita vesivirtoja, jotka lopulta kohtaavat altaassa pohjalla. Tämä olisi ollut monimutkainen, kolmiulotteinen ympäristö, jossa mineraalipinnat olisivat toimineet katalysaattoreina ja jossa hiilipohjaiset kemikaalit olisivat voineet vuorotellen liueta veteen ja kuivua auringossa. ”Voidaan sanoa melko varmasti, että meidän on oltava pinnalla, emme voi olla syvällä valtameressä tai 10 kilometrin syvyydessä maankuoressa”, Sutherland sanoo. ”Sitten tarvitsemme fosfaattia ja rautaa. Rauta-nikkeli-meteoriitit tuovat hyvin helposti paljon näistä aineista.” Törmäysskenaariossa on vielä yksi etu: Sutherlandin mukaan meteoriitin törmäykset järkyttävät ilmakehää, jolloin syntyy syanidia.

Deamer on jo pitkään kannattanut toisenlaista ehdotusta: vulkaanisia kuumia lähteitä. Tämänvuotisessa tutkimuksessa hän ja hänen kollegansa Bruce Damer väittivät, että lipidit olisivat muodostaneet protosoluja kuumissa vesissä14 , kuten hänen aiemmat kokeensa osoittivat. Märkä-kuiva-syklit altaiden reunoilla olisivat ajaneet RNA:n kaltaisten nukleiinihappojen muodostumista ja kopioitumista.

Deamer on tehnyt useita kokeita nykyaikaisissa vulkaanisissa kuumissa lähteissä testatakseen ajatuksiaan. Vuonna 2018 hänen ryhmänsä osoitti, että vesikkelit voivat muodostua kuumien lähteiden veteen15 ja jopa koteloida nukleiinihappoja – mutta ne eivät muodostuisi merivedessä. Viime vuonna tehdyssä seurantatutkimuksessa havaittiin, että kun syntyneet vesikkelit kuivattiin, nukleotidit liittyivät toisiinsa muodostaen RNA:n kaltaisia säikeitä16.

Elämän alkamispaikan rajaaminen edellyttää prebioottisen kemian laajemman kuvan ymmärtämistä: sitä, miten monet reaktiot sopivat yhteen ja millaisissa olosuhteissa ne tapahtuvat. Tätä mammuttimaista tehtävää on yrittänyt kemisti Sara Szymkućin johtama ryhmä, joka on Highlandissa Indianassa sijaitsevan Allchemy-yrityksen johtaja. Ryhmä julkaisi syyskuussa kattavan tutkimuksen, jossa tutkittiin tietokonealgoritmin avulla, miten tunnettujen prebioottisten reaktioiden laaja verkosto olisi voinut tuottaa monia nykyisin elämässä käytettyjä biologisia molekyylejä17.

Verkosto oli erittäin redundantti, joten keskeisiä biologisia yhdisteitä saattoi silti muodostua, vaikka useat reaktiot olisivat estyneet. Tästä syystä Szymkuć väittää, että on liian aikaista sulkea pois mitään skenaariota siitä, mistä elämä sai alkunsa. Se edellyttää systemaattista testaamista erilaisissa ympäristöissä, jotta nähdään, mitkä reaktiot tapahtuvat missäkin.

Maailman ulkopuolella

Jos Sutherlandin kaltaiset kokeet osoittavat tietä siihen, miten elämä on saanut alkunsa Maassa, ne voivat myös auttaa tutkimaan, mistä elämä on voinut saada alkunsa muualla kosmoksessa.

Mars on herättänyt suurimman huomion, koska on olemassa selviä viitteitä siitä, että sen pinnalla on aikoinaan ollut vettä. NASAn Perseverance-mönkijän laskeutumispaikka, Jezeron kraatteri, valittiin osittain siksi, että se näyttää olleen aikoinaan järvi – ja siellä olisi voinut olla Sutherlandin tutkimaa kemiaa. Hän auttoi kirjoittamaan Catlingin johdolla NASA:lle vuonna 2018 tehdyn esityksen, jossa esiteltiin yhteenveto prebioottisen kemian havainnoista ja annettiin neuvoja siitä, minne Perseverancen pitäisi etsiä. ”Esittelimme tämän kemian ja sanoimme, että tämä Jezeron kraatteri, jonka he lopulta valitsivat, on se, jossa on suurin todennäköisyys, että tämä kemia toteutuu”, Sutherland sanoo.

Voi kulua kaksi kuukautta, ennen kuin Perseverance saapuu Marsiin – ja vuosia, ennen kuin sen keräämät näytteet palautetaan Maahan vielä nimeämättömän tulevan avaruuslento-operaation avulla. On siis vielä kauan odotettava, ennen kuin saamme selville, onko Marsissa elämää, tai onko siellä ollut elämää miljardeja vuosia sitten. Mutta vaikka näin ei olisikaan, se saattaa paljastaa jälkiä prebioottisesta kemiasta.

Catlingin mukaan parhaassa tapauksessa Perseverance löytää Marsin sedimenttikerroksista monimutkaisia hiilipohjaisia molekyylejä, kuten lipidejä tai proteiineja, tai niiden hajonneita jäänteitä. Hän toivoo myös todisteita märkä-kuiva-sykleistä. Tällaisia voisivat olla karbonaattikerrokset, jotka muodostuivat, kun järvi kuivui ja täyttyi uudelleen monta kertaa. Hän epäilee, että ”elämä ei päässyt Marsissa erityisen pitkälle”, koska emme ole nähneet siitä mitään selviä merkkejä, kuten selkeitä fossiileja tai hiilirikkaita mustaliuskeita. ”Se, mitä etsimme, on melko yksinkertaista, ehkä jopa prebioottista pikemminkin kuin varsinaisia soluja.”

Voi olla, että Mars otti vain ensimmäiset kemialliset askeleet kohti elämää, eikä mennyt loppuun asti. Siinä tapauksessa saattaisimme löytää fossiileja – ei elämästä, vaan esielämästä.