Це аналогічно тому, що могло відбуватися в деяких древніх підводних гідротермальних джерелах.
Нове дослідження, проведене Американським музеєм природничої історії та фінансується НАСА, визначає процес, який міг зіграти ключову роль у виробництві перших органічних молекул на Землі близько 4 мільярдів років тому, до зародження життя. Процес, аналогічний тому, що міг відбуватися в деяких древніх підводних гідротермальних джерелах, також може мати відношення до пошуків життя в інших частинах Всесвіту. Подробиці дослідження опубліковані на цьому тижні в журналі Proceedings of the National Academy of Sciences.
Все життя на Землі побудована з органічних молекул – з’єднань, що складаються з атомів вуглецю, пов’язаних з атомами інших елементів, таких як водень, азот і кисень. У сучасному житті більшість цих органічних молекул утворюються в результаті відновлення вуглекислого газу (CO2) за допомогою декількох шляхів «фіксації вуглецю» (таких як фотосинтез в рослинах). Але більшість цих шляхів або вимагає енергії від клітини, щоб працювати, або вважалося, що вони з’явилися відносно пізно.
Щоб розв’язувати це питання, науковий співробітник музею Герстнера Віктор соджу і Рубен Хадсон з Атлантичного коледжу в штаті Мен розробили нову установку, засновану на мікро рідинних реакторах, крихітних автономних лабораторіях, які дозволяють вченим вивчати поведінку рідин – і в цьому випадку, гази – в мікро масштабі. Попередні версії реактора намагалися змішати бульбашки газоподібного водню і CO2 в рідини, але відновлення не відбувалося, можливо, тому, що легко летучий газоподібний водень випарувався, перш ніж він встиг прореагувати. Рішення було знайдено в ході обговорень між Соджу і Хадсоном, які ділили лабораторний стіл в Центрі стійких досліджень ресурсів RIKEN в Сайтама, Японія. Останній реактор був побудований в лабораторії Хадсона в штаті Мен.
«Замість того, щоб барботіровать гази всередині рідин перед реакцією, головне нововведення нового реактора полягає в тому, що рідини наводяться в рух самими газами, тому у них дуже мало шансів на вихід», – сказав Хадсон.
Дослідники використовували свій дизайн для об’єднання водню з CO2 з утворенням органічної молекули, званої мурашиної кислоти (HCOOH). Цей синтетичний процес нагадує єдиний відомий шлях фіксації СО2, який в цілому не потребує подання енергії, званий шляхом Вуда-Люнгдаля ацетил-КоА. Своєю чергою, цей процес нагадує реакції, які могли мати місце в древніх океанічних гідротермальних джерелах.
Дослідники перетворили CO2 в органічні молекули в відносно м’яких умовах, що означає, що результати можуть мати відношення і до хімії навколишнього середовища. Перед обличчям тяглої кліматичної кризи триває пошук нових методів скорочення викидів CO2.
“Результати цієї статті зачіпають кілька тем: від розуміння походження метаболізму до геохімії, що лежить в основі круговоротів водню і вуглецю на Землі, а також до додатків зеленої хімії, де біогеографічні дослідження можуть сприяти просуванню хімічних речовин, реакції в м’яких умовах “, – додав Шон Е. МакГлінн, також автор дослідження з Токійського технологічного інституту.
Серед інших авторів цього дослідження – Рува де Грааф і Марі Стренд Родін з Атлантичного коледжу, Айя Воно з Центру стійких ресурсних досліджень RIKEN в Японії, Нік Лейн з Університетського коледжу Лондона, Йоичи М.А. Ямада з RIKEN, Рюхей Накамура з RIKEN і Токійський технологічний інститут, і Дітер Браун з Університету Людвіга-Максиміліана в Мюнхені.
Ця робота була частково підтримана Консорціумом космічних грантів НАСА в штаті Мен (SG-19-14 і SG-20-19), Національним науковим фондом США (1415189 та 1724300), Японським товариством сприяння науці (FY2016-PE- 16047 і FY2016-PE -16721), Національний інститут загальних медичних наук Національного інституту охорони здоров’я (P20GM103423), Європейська організація молекулярної біології (ALTF-725 1455-2015), інститут перспективних досліджень в Берліні та сім’я Герстнер Фонд.
«Наслідки виходять далеко за межі нашої біосфери», – сказав соджу. «Подібні гідротермальні системи можуть існувати сьогодні в інших частинах Сонячної системи, особливо на Енцеладі та Європі – супутниках Сатурна і Юпітера відповідно – і, що цілком передбачувано, в інших водно-кам’янистих світах по всьому Всесвіті».
«Розуміння того, як вуглекислий газ може бути зменшений в м’яких геологічних умовах, важливо для оцінки можливості походження життя в інших світах, що сприяє розумінню того, наскільки поширеною або рідкісної може бути життя у Всесвіті», – додала Лорі Бардж з NASA Jet Propulsion.
Сайт використовує cookies для поліпшення роботи з уподобаннями користувачів.