Понедельник, 4 марта, 2024
ДомойХимияРазгадка происхождения жизни: ученые обнаружили «ключевые органические молекулы» в древних жерлах

Разгадка происхождения жизни: ученые обнаружили «ключевые органические молекулы» в древних жерлах

- Advertisement -

Исследователи из Университета Ньюкасла добились значительного прогресса в понимании происхождения жизни на Земле, моделируя условия древних гидротермальных жерл. Это привело к созданию ключевых органических молекул, потенциально образующих самые ранние клеточные мембраны. Их результаты, имеющие решающее значение для понимания раннего развития жизни, также намекают на возможность зарождения жизни под ледяными поверхностями лун в нашей солнечной системе.

Ученые Университета Ньюкасла при поддержке Британского совета по исследованиям природной среды исследуют тайну возникновения жизни на Земле более 3,5 миллиардов лет назад.

Они исследовали трансформацию инертных геологических материалов в первые живые системы. Их эксперименты включали объединение водорода, бикарбоната и богатого железом магнетита в условиях, аналогичных мягким гидротермальным источникам. В результате этого процесса образовался целый ряд органических молекул, в том числе жирные кислоты, содержащие до 18 атомов углерода.

Опубликовано в журнале Связь Земля и окружающая средаИх результаты потенциально показывают, как некоторые ключевые молекулы, необходимые для создания жизни, состоят из неорганических химических веществ, что важно для понимания ключевого шага в том, как жизнь сформировалась на Земле миллиарды лет назад. Их результаты могут обеспечить правдоподобное происхождение органических молекул, образующих древние клеточные мембраны, которые, возможно, были выборочно выбраны ранними биохимическими процессами на первобытной Земле.

Жирные кислоты на ранних этапах жизни

Жирные кислоты — это длинные органические молекулы, которые имеют участки, которые одновременно притягивают и отталкивают воду, которые естественным образом автоматически образуют клеточные отсеки в воде, и именно эти типы молекул могли создать первые клеточные мембраны. Тем не менее, несмотря на их важность, было неясно, откуда взялись эти жирные кислоты на ранних этапах жизни. Одна из предположений состоит в том, что они могли образоваться в гидротермальных жерлах, где горячая вода, смешанная с богатыми водородом жидкостями, поступающими из подводных жерл, смешивалась с морской водой, содержащей CO.2.

Группа воспроизвела в своей лаборатории важнейшие аспекты химической среды, обнаруженной в ранних океанах Земли, и смешивание горячей щелочной воды из определенных типов гидротермальных источников. Они обнаружили, что когда горячие жидкости, богатые водородом, смешивались с водой, богатой углекислым газом, в присутствии минералов на основе железа, которые присутствовали на ранней Земле, создавались типы молекул, необходимые для формирования мембран примитивных клеток.

Ведущий автор, доктор Грэм Первис, проводил исследование в Университете Ньюкасла и в настоящее время является научным сотрудником в Даремском университете.

Он сказал: «Центральное место в зарождении жизни занимают клеточные отсеки, имеющие решающее значение для изоляции внутренней химии от внешней среды. Эти отсеки сыграли важную роль в стимулировании реакций, поддерживающих жизнь, путем концентрации химических веществ и облегчения производства энергии, потенциально служа краеугольным камнем самых ранних моментов жизни.

Результаты показывают, что слияние богатых водородом флюидов из щелочных гидротермальных источников с водами, богатыми бикарбонатами, на минералах на основе железа могло привести к осаждению рудиментарных мембран ранних клеток в самом начале жизни. Этот процесс мог породить множество типов мембран, некоторые из которых потенциально могли служить колыбелью жизни при ее зарождении. Более того, этот преобразующий процесс мог способствовать образованию специфических кислот, обнаруженных в элементном составе метеоритов».

Главный исследователь доктор Джон Теллинг, преподаватель биогеохимии Школы естественных наук об окружающей среде, добавил:

«Мы думаем, что это исследование может стать первым шагом к пониманию того, как зародилась жизнь на нашей планете. В настоящее время в нашей лаборатории продолжаются исследования по определению второго ключевого шага; как эти органические молекулы, которые изначально «прилипли» к минеральным поверхностям, могут отрываться, образуя сферические, ограниченные мембраной клеточные отсеки; первые потенциальные «протоклетки», которые впоследствии сформировали первую клеточную жизнь».

Интересно, что исследователи также предполагают, что подобные реакции по созданию мембран все еще могут происходить в океанах под поверхностью ледяных лун в нашей солнечной системе и сегодня. Это поднимает возможность альтернативного происхождения жизни в этих далеких мирах.

Ссылка: «Получение длинноцепочечных жирных кислот путем водородного восстановления бикарбоната в древних щелочных гидротермальных источниках» Грэма Первиса, Лидии Шиллер, Арчи Кросски, Юпитер Винсент, Коринн Уиллс, Джейк Шериф, Сиджо Ксавьер и Джон Теллинг, 10 января 2024 г., Связь Земля и окружающая среда.
DOI: 10.1038/s43247-023-01196-4

Исследование финансировалось Советом по исследованиям природной среды.

Исходная ссылка

- Advertisement -

Популярное по теме