Vědci z Cambridge odhalili novou teorii o původu stavebních kamenů života

Vědci z Cambridge odhalili novou teorii o původu stavebních kamenů života

Vědci z University of Cambridge identifikovali proces zvaný grafitizace, o kterém se domnívají, že by mohl produkovat molekuly nezbytné pro budování života, jako jsou proteiny, fosfolipidy a nukleotidy na rané Zemi. Tento proces, zdůrazněný ve studii publikované v časopise Life, naznačuje, že vysoké teploty vyplývající z nebeských vlivů a interakcí se železem a vodou by mohly zefektivnit chemické prostředí, což je činí příznivými pro tvorbu složek nezbytných pro život.

Výzkumníci z University of Cambridge naznačují, že molekuly nezbytné pro evoluci života mohly pocházet z procesu zvaného grafitizace. Pokud se to potvrdí laboratorními experimenty, může nám to umožnit simulovat podmínky, které pravděpodobně daly vzniknout životu.

Jak se tam chemikálie potřebné k životu dostaly?

O tom, jak v přírodě vznikly zdánlivě náhodné podmínky pro život, se dlouho vedly diskuse, přičemž mnohé hypotézy dospěly do slepých uliček. Vědci z University of Cambridge však nyní modelovali, jak k těmto podmínkám dochází, a produkují komponenty nezbytné pro život ve velkém množství.

Život je řízen molekulami nazývanými proteiny, fosfolipidy a nukleotidy. Předchozí výzkum naznačuje, že prospěšné molekuly obsahující dusík, jako je nitril – Kyanoacetylen(HC3N) a Kyanovodík(HCN) – a isonitril – Isokyanid(HNC) a Methylisokyanid(CH3NC) – Může být použit k vytvoření těchto základních prvků života. Zatím neexistuje žádný zřejmý způsob, jak vyrobit všechny tyto věci ve stejném prostředí ve velkém množství.

V nedávné studii publikované v životSkupina nyní zjistila, že prostřednictvím procesu známého jako grafit lze teoreticky syntetizovat velké množství těchto prospěšných molekul. Pokud lze model ověřit experimentálně, naznačovalo by to, že tento proces byl možným raným krokem Země na její cestě k životu.

Proč je tento proces pravděpodobnější než ostatní?

Největším problémem předchozích modelů je, že vedle nitrilu vzniká řada dalších produktů. Vzniká tak chaotický systém, který brání utváření života.

READ  Vesmírný dalekohled Jamese Webba začíná odhalovat obrovský tenký opalovací krém

„Velkou součástí života je jednoduchost,“ řekl Dr. Paul Rimmer, odborný asistent experimentální astrofyziky v Cavendish Laboratory a spoluautor studie. „To je systém.“ Přišli jsme na způsob, jak eliminovat část složitosti řízením toho, co se může stát v chemii.

Neočekáváme, že život bude produkován v chaotickém prostředí. Úžasné tedy je, jak samotný grafit čistí životní prostředí, protože proces produkuje výhradně tyto nitrily a isonitrily s většinou inertními vedlejšími produkty.

Schematické znázornění navrhovaného scénáře pro čistou, vysoce výkonnou produkci prebiotických surovin

Schematické znázornění scénáře, který zde navrhujeme pro výrobu čistých, vysoce výnosných prebiotických surovin. Události se pohybují ve směru hodinových ručiček zleva nahoře: Za prvé, Země má neutrální atmosféru. To je sníženo po obřím nárazu 4,3 G oxidací kovového jádra urychlovače za vzniku obrovského množství vodíku.2 Atmosféra s velkým množstvím metanu a čpavku. Tato atmosféra se rychle ochladí (za méně než jeden rok) a fotochemie vytváří mlhu bohatou na tholin, která ukládá složité organické materiály bohaté na dusík. Tyto organické materiály se interakcí s magmatem postupně pohřbívají a přitahují. Obloha se vyjasní jako H2 Ztratí se ve vesmíru a stane se opět neutrálním. Nakonec roztavené plyny reagují s grafitem a jsou třeny za vzniku velkého množství čistého HCN a HC.3N, isonitril. Kredit: Oliver Shortle

„Nejdřív jsme si mysleli, že to všechno zničí, ale ve skutečnosti se tím všechno mnohem lépe vyčistí,“ řekl Rimmer.

To znamená, že grafit by mohl poskytnout jednoduchost, kterou vědci hledají, a čisté prostředí potřebné pro život.

Jak tento proces funguje?

Hadejská éra byla nejranějším obdobím v historii Země, kdy byla Země velmi odlišná od naší moderní Země. Není divu, že docházelo ke srážkám s troskami, někdy o velikosti planet. Studie předpokládá, že když se raná Země srazila s objektem zhruba o velikosti Měsíce, asi před 4,3 miliardami let, železo v něm interagovalo s vodou na Zemi.

READ  Fyzik trollující fanoušky vesmírného dalekohledu Jamese Webba s obrázkem klobásy chorizo

Spoluautor Dr Oliver Shortle, profesor přírodní filozofie na Ústavu astronomie a Oddělení věd o Zemi v Cambridge, řekl: „Něco o velikosti Měsíce zasáhlo Zemi brzy a uložilo by velké množství železa a dalších kovů. '

Reakční produkty železa a vody kondenzují za vzniku dehtu na povrchu země. Dehet pak reaguje s magmatem při teplotě přes 1500°C a uhlík v dehtu se změní na grafit – velmi stabilní formu uhlíku – což je to, co používáme v moderních tužkách!

Jakmile železo zreaguje s vodou, vytvoří se mlha, která kondenzuje a mísí se se zemskou kůrou. „Když se zahřeje, zůstane po něm prospěšné sloučeniny obsahující dusík,“ řekl Shortell.

Jaké důkazy existují na podporu této myšlenky?

Důkazy podporující tuto teorii pocházejí částečně z přítomnosti komatiitových hornin. Komatit je druh vyvřelé horniny, která se tvoří, když se velmi horké magma ochladí (>1500 °C).

Komatit byl původně nalezen v Jižní Africe. „Skály pocházejí asi z doby před 3,5 miliardami let,“ řekl Shortell. „Důležitější je, že víme, že tyto skály se tvoří pouze při extrémních teplotách, kolem 1700 stupňů Celsia!“ To znamená, že magma bylo již dostatečně horké, aby zahřálo dehet a vytvořilo užitečný nitril.

S potvrzeným spojením autoři navrhují, že touto metodou budou syntetizovány sloučeniny obsahující dusík. Protože vidíme komatit, víme, že teplota magmatu na rané Zemi byla někdy přes 1500 stupňů Celsia.

Co pak?

Nyní se experimenty musí pokusit znovu vytvořit tyto podmínky v laboratoři a zkoumat, zda voda, která je v systému nevyhnutelně přítomná, požírá sloučeniny dusíku a rozkládá je.

„Ačkoli nevíme jistě, že tyto molekuly začaly život na Zemi, víme, že stavební kameny života musely být vyrobeny z molekul, které přežily ve vodě,“ řekl Reimer. „Pokud budoucí experimenty ukážou, že se nitril rozpadá, budeme muset hledat jinou metodu.“

READ  Průzkumy odpadních vod v oblasti Perského zálivu naznačují, že šíření koronaviru může být dosud největší

Odkaz: „Povrchový hydrotermální zdroj nitrilu a isonitrilu“ od Paula P. Rimmera a Olivera Shortla, 10. dubna 2024, život.
doi: 10,3390/life14040498

Studie byla financována z grantu Cambridge Research Grant pro planetární vědu a život ve vesmíru.

Napsat komentář

Vaše e-mailová adresa nebude zveřejněna. Vyžadované informace jsou označeny *