Towards RNA life on Early Earth: From atmospheric HCN to biomolecule production in warm little ponds
Notice bibliographique
Résumé
The origin of life on Earth involves the early appearance of an information-containing molecule such as RNA. Warm little ponds are ideal sites for the emergence of RNA, as their periodic wet-dry cycles provide conditions favorable for polymerization (e.g. Da Silva et al. 2015, Ross & Deamer 2016). How did the building blocks of RNA come to be in warm little ponds on early Earth? Is it necessary that they were delivered by meteorites or interplanetary dust? Or was early Earth capable of producing them on its own? In the latter case, the process can begin with the production of HCN in the atmosphere, which reacts in aqueous solution to produce several key RNA precursors such as nucleobases, ribose, and 2-aminooxazole (e.g. Yi et al. 2020, Hill & Orgel 2002, Becker et al. 2018, Powner et al. 2009). Here, we construct a robust physical and non-equilibrium chemical model of the early Earth atmosphere in which lightning and external UV-driven chemistry produce HCN. The atmosphere is supplied with hydrogen from impact degassing of meteorites, sourced with water evaporated from the oceans, carbon dioxide from volcanoes, and methane from undersea hydrothermal vents. This model allows us to calculate the rain-out of HCN into warm little ponds (WLPs). We then use a comprehensive sources and sinks numerical model to compute the resulting abundances of nucleobases, ribose, and nucleotide precursors such as 2-aminooxazole resulting from aqueous and UV-driven chemistry within them. We find that at 4.4 bya (billion years ago) peak adenine concentrations in ponds can be maintained at ∼2.8μM for more than 100 Myr. Meteorite delivery of adenine to WLPs produce similar peaks in concentration, but are destroyed within months by UV photodissociation, seepage, and hydrolysis. The early evolution of the atmosphere is dominated by the decrease of hydrogen due to falling impact rates and atmospheric escape, and the rise of oxygenated species such as OH from H2O photolysis. Our work points to an early origin of RNA on Earth within ~200 Myr of the Moon-forming impact.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction machine sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Le volet Gemma est une étiquette directe du modèle pour chaque travail de la base, lue sur la notice réduite au titre. Le volet Codex est un classifieur appris des 10 348 étiquettes directes de Codex et calibré sur les taux pondérés de l'échantillon; les champs sans appui suffisant ne portent aucun appel Codex. Le mode candidate est l'union des deux volets; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont pas des étiquettes humaines.
Scores du classifieur distillé par catégorie (deux têtes)
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,000 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,000 | 0,000 |
| Études des sciences et des technologies | 0,001 | 0,001 |
| Communication savante | 0,001 | 0,002 |
| Science ouverte | 0,000 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,001 | 0,001 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,006 | 0,002 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule source (Gemma direct ou Codex distillé), pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».