Yaşamın kökenini ortaya çıkarmak – Bilim adamları antik havalandırma deliklerinde 'anahtar organik molekülleri' keşfettiler

Newcastle Üniversitesi bilim adamları, Birleşik Krallık Doğal Çevre Araştırma Konseyi'nin desteğiyle, Dünya'da yaşamın 3,5 milyar yıldan daha uzun bir süre önce ortaya çıkışının gizemini araştırdılar.

Hareketsiz jeolojik malzemelerin ilk canlı sistemlere dönüşümünü araştırdılar. Deneyleri, orta dereceli hidrotermal menfezlere benzer koşullar altında hidrojen, bikarbonat ve demir açısından zengin manyetitin birleştirilmesini içeriyordu. Bu işlem, 18'e kadar karbon atomu içeren yağ asitleri de dahil olmak üzere bir dizi organik molekülle sonuçlandı.

Dergide yayınlandı Dünya ve Çevre İletişimiBulguları muhtemelen yaşamı üretmek için gerekli olan bazı temel moleküllerin inorganik kimyasallardan nasıl oluştuğunu açığa çıkaracak; bu da yaşamın milyarlarca yıl önce Dünya'da nasıl oluştuğuna dair önemli bir adımı anlamak için gerekli. Elde edilen sonuçlar, ilkel Dünya'daki erken biyokimyasal süreçler tarafından seçici olarak seçilmiş olabilecek, antik hücre zarlarını oluşturan organik moleküller için makul bir köken sağlayabilir.

Yaşamın erken evrelerinde yağ asitleri

Yağ asitleri, doğal olarak suda kendiliğinden hücre benzeri bölmeler oluşturan, suyu çeken ve iten bölgeler içeren uzun organik moleküllerdir ve ilk hücre zarlarını da bu tür moleküller oluşturmuş olabilir. Ancak önemlerine rağmen bu yağ asitlerinin yaşamın erken dönemlerindeki kaynağı kesinlik kazanmamıştır. Bir fikir, bunların, su altı deliklerinden gelen sıcak su ve hidrojen açısından zengin sıvıların karbondioksit içeren deniz suyuyla karıştığı hidrotermal deliklerde oluşmuş olabileceğidir.₂.

Grup, Dünya'nın ilk okyanuslarında bulunan kimyasal ortamın önemli yönlerini ve laboratuvarlarındaki belirli hidrotermal menfez türlerinden sıcak alkali suyun karıştırılmasını kopyaladı. Hidrojen açısından zengin sıcak sıvılar, Dünya'nın erken dönemlerinde mevcut olan demir bazlı minerallerin varlığında karbondioksit açısından zengin suyla karıştırıldığında, ilkel hücre zarlarını oluşturmak için gereken molekül türlerinin yaratıldığını buldular.

Başyazar Dr Graham Purvis, çalışmayı Newcastle Üniversitesi'nde yürüttü ve şu anda Durham Üniversitesi'nde doktora sonrası araştırma görevlisi olarak görev yapıyor.

Şöyle söyledi: “Hücresel bölmeler, yaşamın kökenindeki merkezi unsurdur ve iç kimyayı dış ortamdan izole etmek için gereklidir. Bu bölmeler, kimyasalları yoğunlaştırarak ve enerji üretimini kolaylaştırarak yaşamı sürdüren reaksiyonları teşvik etmede etkiliydi ve muhtemelen bir görev üstlendi. bir temel taşı.” Yaşamın ilk anlarında.

Sonuçlar, alkalin hidrotermal menfezlerden gelen hidrojen açısından zengin sıvıların, bikarbonat açısından zengin sularla demir bazlı mineraller üzerindeki afinitesinin, yaşamın başlangıcındaki erken hücrelerin ilkel zarlarını çökeltmiş olabileceğini göstermektedir. Bu süreç, bazıları yaşamın ilk başladığında yaşamın beşiği olarak hizmet veren çeşitli zar türlerini oluşturmuş olabilir. Ayrıca bu dönüşüm süreci, meteorların elementel bileşiminde bulunan spesifik asitlerin oluşumuna katkıda bulunmuş olabilir.

Baş araştırmacı, Doğal Çevre Bilimleri Okulu Biyojeokimya Okuyucusu Dr. John Tilling şunları ekledi:

“Bu araştırmanın, gezegenimizde yaşamın nasıl ortaya çıktığına dair ilk adımı sağlayabileceğine inanıyoruz. Laboratuvarımızdaki araştırmalar şimdi ikinci önemli adımı belirlemeye devam ediyor; başlangıçta metal yüzeylere 'yapışmış' olan bu organik moleküllerin nasıl serbest kalıp oluşabildiğini. küresel bir zarla çevrelenmiş hücre benzeri odalar.” İlk hücresel yaşamı oluşturan olası ilk “protohücreler”.

İlginç bir şekilde araştırmacılar, günümüzde güneş sistemimizdeki buzlu ayların yüzeylerinin altındaki okyanuslarda zar oluşturan reaksiyonların hala meydana geldiğine dikkat çekiyor. Bu, bu uzak dünyalarda alternatif yaşamın kökenleri olasılığını artırıyor.

Referans: Graham Purvis, Lydia Schiller, Archie Crosky tarafından yazılan “Antik Alkali Hidrotermal Menfezlerde Hidrojen Bikarbonatın İndirgenmesiyle Uzun Zincirli Yağ Asitlerinin Üretimi” Jüpiter Vincent, Corinne Wells, Jake Shreve, Sijo Xavier ve John Tilling, 10 Ocak 2024, Dünya ve Çevre İletişimi.
doi: 10.1038/s43247-023-01196-4

Çalışma Doğal Çevre Araştırma Konseyi tarafından finanse edildi.