Ein Team von Biophysikern, die mit mehreren Institutionen in China verbunden sind, hat durch Experimente herausgefunden, wie frühes Leben die kosmische Strahlung überleben könnte. In ihrer Studie gemeldet im Tagebuch Naturkommunikation, Die Gruppe führte Experimente mit strahlenresistenten Mangan-Antioxidantien durch.
Frühere Forschungen haben gezeigt, dass die Erde vor etwa 4,5 Milliarden Jahren entstand und dass das Leben etwa eine halbe Milliarde Jahre später entstand. Frühere Untersuchungen haben auch gezeigt, dass das Erdmagnetfeld erst vor etwa 3,5 Milliarden Jahren damit begann, Leben vor kosmischer Strahlung zu schützen. Dies führt zu Fragen darüber, wie das Leben in diesen frühen Jahren beginnen und gedeihen konnte.
Es hat sich gezeigt, dass eine Bakterienart namens Deinococcus radiodurans in der Lage ist, Strahlenbelastungen zu überleben, die die meisten anderen Lebewesen töten würden. Untersuchung dieses Bakteriums verrät dass es aufgrund der Menge an Mn(II)-Ionen (Mangan) in seinem Körper dazu in der Lage ist – es dient dazu, die winzigen Lebewesen vor dem oxidativen Stress zu schützen, der bei anderen Bakterien auftreten würde, die es nicht haben. Dieser Befund hat zu Theorien geführt, die darauf hindeuten, dass die Unterbringung von Mn(II)-Ionen das Mittel ist, mit dem das frühe Leben auf der Erde überlebte.
Um diese Theorie zu testen, erstellte das Forschungsteam Modelle, die sie als Protozellen bezeichnen – solche „Koazervate“ dienten als Ersatz für frühe Protozellen auf der Erde. Das Team verwendete zwei Typen, einen auf Polyphosphat-Mangan-Basis und einen auf Polyphosphat-Peptiden.
Bei Einwirkung hoher Gammastrahlen blieben die Polyphosphat-Mangan-Koazervate intakt und lebensfähig. Die Polyphosphat-Peptid-Koazervate hingegen wurden zerstört.
Frühere Untersuchungen haben gezeigt, dass Polyphosphat-Mangan schon länger auf der Erde vorhanden ist, als es Leben gibt, und wahrscheinlich bei vulkanischer Aktivität entstanden ist. Daher hätte es Protozellen als Schutzmittel zur Verfügung stehen können.
Die Forscher vermuten, dass frühe Protozellen auf der Erde aufgrund des Schutzes durch ein Material, das dem Polyphosphat-Mangan ähnelt, überleben konnten. Solche Protozellen hätten lange genug überleben können, um sich zu Cyanobakterien und schließlich zu eukaryontischen Zellen zu entwickeln, die durch das Erdmagnetfeld und die Ozonschicht geschützt wären.
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Shang Dai et al., Eine auf anorganischen Mineralien basierende Protozelle mit präbiotischer Strahlungseignung, Naturkommunikation (2023). DOI: 10.1038/s41467-023-43272-5
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