Allevier de bouwstenen van DNA zijn aangetroffen op een meteoriet

Voor het eerst zijn de vier hoofdbestanddelen van DNA, de biologische blauwdruk van levende wezens, aangetroffen in gesteenten uit de ruimte. Deze ontdekking staat beschreven in een nieuwe studie en wijst erop dat de bouwstenen van het leven op aarde afkomstig zouden kunnen zijn van oude buitenaardse objecten.

DNA is een spiraalvormige structuur die bestaat uit zogenoemde ‘nucleobasen’ — de verbindingen adenine, guanine, cytosine en thymine — die in vele combinaties de broncode schrijven voor het leven op aarde, waaronder de mens. Hoewel adenine en guanine al vijftig jaar geleden in meteorieten werden gevonden, is de aanwezigheid van cytosine en thymine in deze buitenaardse objecten een mysterie gebleven. Er zijn aanwijzingen dat deze verbindingen zouden kunnen hebben bestaan in het oer-interstellaire stof dat zo'n 4,6 miljard jaar geleden ons zonnestelsel voortbracht.

Wetenschappers onder leiding van Yasuhiro Oba, professor aan de Hokkaido Universiteit in Japan, hebben sporen van cytosine en thymine ontdekt in drie koolstofhoudende meteorieten. Deze ontdekking versterkt het idee dat buitenaardse inslagen “hebben bijgedragen aan het ontstaan van genetische eigenschappen van het vroegste leven op Aarde.” Dit komt uit een studie die op 26 april is gepubliceerd in het tijdschrift Nature Communications.

De twee nieuw ontdekte nucleobasen behoren tot een groep die pyrimidines wordt genoemd. Adenine en guanine daarentegen worden tot de purines gerekend. Naast de ontdekking van de resterende verbindingen in het DNA, vonden Oba en zijn collega's ook sporen van een ander pyrimidine. Die pyrimidine heet uracil en het komt voor in RNA, een soortgelijk maar eenvoudiger molecuul dan DNA, in plaats van thymine. Hoewel uracil al eerder in meteorieten is aangetroffen, werpt de ontdekking van alledrie de pyrimidines in ruimtestenen een nieuw licht op de mysterieuze schaarste van deze nucleobasen in meteorieten, in vergelijking met de purines adenine en guanine.

“Het gebrek aan diversiteit in pyrimidines in meteorieten blijft een mysterie. Prebiotische chemische modellen en laboratoriumexperimenten hebben voorspeld dat deze verbindingen ook kunnen worden geproduceerd uit chemische precursoren in  meteorieten,” schreef Oba's team. “Hier maken we melding van de vondst van nucleobasen in drie koolstofhoudende meteorieten. Dit werd mogelijk gemaakt door de nieuwste analytische technieken die ontwikkeld zijn voor de kleinschalige kwantificering van nucleobasen, tot in het bereik van delen per biljoen (ppt).”

“Naast eerder ontdekte purine-nucleobasen in meteorieten zoals guanine en adenine, identificeren we verschillende pyrimidine-nucleobasen zoals cytosine, uracil, en thymine,” voegden ze toe. “Deze studie toont aan dat een diversiteit aan meteoritische nucleobasen de bouwstenen zouden kunnen zijn van DNA en RNA op aarde.”

Het team bereikte deze doorbraak door het analyseren van monsters van meteorieten met namen als Murchison, Murray en Tagish Lake, die respectievelijk in Australië, Oklahoma en British Columbia terecht kwamen. Het onderzoek volgt op een aantal vergelijkbare studies van deze meteorieten, die eiwitten , stikstof , water, organische verbindingen en andere belangrijke ingrediënten van het aardse leven hebben gevonden in buitenaardse gesteenten die op aarde terecht zijn gekomen. Mogelijk begon hiermee het leven op onze jonge planeet.

Het is zelfs mogelijk dat vroege levensvormen zich tussen werelden — zoals de aarde en Mars — bewogen. Dit proces staat bekend als panspermie, waarbij organismen interplanetaire reizen kunnen overleven door mee te liften op meteorieten die door inslagen zijn ontstaan. 

Hoewel het nog steeds onduidelijk is waarom de purines zichtbaarder zijn in de ruimtestenen, denken de onderzoekers dat al deze nucleobasen gevormd kunnen zijn door fotochemische processen in het interstellaire medium. “Dit wijst er op dat dergelijke organische verbindingen alomtegenwoordig zijn in buitenaardse omgevingen, zowel binnen als buiten het zonnestelsel,” aldus de studie.

De nieuwe bevindingen helpen dus niet alleen om het verhaal van onze eigen oorsprong als aardbewoners te ontrafelen, ze kunnen ook relevant zijn voor onze zoektocht naar buitenaards leven. De missie NASA's OSIRIS-REx, verzamelt monsters uit het heelal en zal volgend jaar onaangetast materiaal van een koolstofhoudende asteroïde naar de aarde brengen. Dit zal hopelijk de diepgaande en fundamentele vragen over de oorsprong van het leven op onze planeet en of het elders bestaat, verder in kaart brengen.