Een nieuwe studie van Stanford University suggereert dat het leven mogelijk is begonnen door constante elektrische schokken die worden gegenereerd door "microlightning" tussen waterdruppels. De belangrijkste ontbrekende schakel in de evolutionaire boom is de eerste: hoe ontstaan ​​levende cellen uit niet-levende materie? Er is een opvatting dat de vroege aarde een oersoep bevatte die de ingrediënten bevatte die nodig zijn voor het leven zoals wij dat kennen - het enige dat nodig was, was een specifieke katalysator om chemische reacties op gang te brengen die anorganische verbindingen in organisch materiaal veranderden.

Een van de meest duurzame ideeën is dat blikseminslagen voor deze vonk kunnen zorgen. Het baanbrekende Miller-Ulay-experiment uit 1952 stuurde een elektrische schok door een fles met water en gassen (die werden gebruikt om de vroege atmosfeer van de aarde weer te geven) en ontdekte dat bepaalde aminozuren en andere belangrijke biomoleculen werden geproduceerd.

Maar er zijn enkele problemen met deze veronderstelling. Als dit proces in de oceaan zou plaatsvinden, zouden de resulterende chemicaliën te verdund zijn om leven op grote schaal te initiëren. Als het in een ondiepe vijver gebeurt, is de kans op een blikseminslag in zo'n kleine ruimte vrijwel nihil.

In nieuw onderzoek suggereren wetenschappers van Stanford University dat de elektrische energie afkomstig kan zijn van een meer algemene en stabiele bron: iets dat zij microlightning noemen. Wanneer waterdruppels door bijvoorbeeld oceaangolven of watervallen in de lucht worden geslingerd, vormen zich daartussen kleine elektrische ladingen. Deze kleine elektrische schokken kunnen complexe chemische reacties veroorzaken zonder dat er externe elektriciteit nodig is.

"Micro-ontladingen tussen microscopisch geladen waterdruppeltjes produceerden alle organische moleculen die eerder werden waargenomen in het Miller-Ulay-experiment, en we geloven dat dit een nieuw mechanisme is voor de prebiotische synthese van moleculen die de bouwstenen van het leven vormen", zegt Richard Zare, senior auteur van de studie.

Om dit idee te testen, voerden de onderzoekers een bijgewerkte versie van het Miller-Ulay-experiment uit. Toen het experiment begon, was de tank gevuld met gassen die de vroege aarde nabootsten, waaronder stikstof, methaan, kooldioxide en ammoniak. In het gasmengsel spoten ze kleine druppeltjes water op kamertemperatuur.

Bij nadere inspectie ontdekten ze dat grotere waterdruppels de neiging hadden een positieve lading te hebben, terwijl kleinere waterdruppels een negatieve lading hadden. De fundamentele natuurkunde vertelt ons dat wanneer tegengesteld geladen druppeltjes elkaar naderen, kleine ladingen ertussen springen.

Hoewel ze onder normale omstandigheden te snel zijn om waar te nemen, gebruikten onderzoekers hogesnelheidscamera's om de kleine lichtflitsen vast te leggen, wat bevestigde dat het fenomeen inderdaad bestaat.

Belangrijk is dat in oude atmosferische monsters alleen de waterstraal voldoende was om de lucht te ioniseren en de vorming van organische moleculen met koolstof-stikstofbindingen op gang te brengen, zoals waterstofcyanide, glycine en uracil. Deze bindingen behoren tot de meest voorkomende in de organische chemie, en de moleculen waarin ze voorkomen vormen de bouwstenen van eiwitten en DNA.

"Gezien het feit dat bliksem een ​​periodiek en onvoorspelbaar fenomeen is, en waterstralen heel gebruikelijk zijn op aarde, geloven we dat onze resultaten een andere mogelijke route bieden voor de abiotische vorming van koolstof-stikstofbindingen", schreven de onderzoekers. "Dit betekent dat golven, watervallen en andere waterstralen mogelijk grote hoeveelheden organische verbindingen op aarde hebben aangewakkerd, en dat deze bouwstenen zich uiteindelijk zijn gaan ophopen tot de vroegste levensvormen."

Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.