Откривање порекла живота – Научници су открили „кључне органске молекуле“ у древним отворима

Истраживачи са Универзитета Њукасл постигли су значајан напредак у разумевању порекла живота на Земљи симулирајући услове древних хидротермалних извора. Ово је довело до стварања кључних органских молекула, вероватно формирајући најстарије ћелијске мембране. Њихова открића, која су кључна за разумевање ране еволуције живота, сугеришу да би живот могао настати испод површина ледених месеци у нашем соларном систему.

Научници са Универзитета Њукасл, уз подршку британског Савета за истраживање природне средине, ушли су у мистерију настанка живота на Земљи пре више од 3,5 милијарди година.

Истраживали су трансформацију инертних геолошких материјала у прве живе системе. Њихови експерименти су укључивали комбиновање водоника, бикарбоната и магнетита богатог гвожђем у условима сличним умереним хидротермалним отворима. Овај процес је резултирао низом органских молекула, укључујући масне киселине које садрже до 18 атома угљеника.

Објављено у часопису Комуникације о Земљи и животној срединиЊихова открића ће вероватно открити како су неки од кључних молекула потребних за стварање живота направљени од неорганских хемикалија, што је од суштинског значаја за разумевање кључног корака у томе како је живот настао на Земљи пре милијарди година. Њихови резултати могу да обезбеде могуће порекло органских молекула који чине древне ћелијске мембране, које су можда селективно одабране раним биохемијским процесима на примитивној Земљи.

Масне киселине у раним фазама живота

Масне киселине су дуги органски молекули који садрже регионе који привлаче и одбијају воду која би спонтано формирала ћелијске одељке у води природно, и управо су ове врсте молекула могле да направе прве ћелијске мембране. Међутим, упркос њиховој важности, извор ових масних киселина у раним фазама живота није сигуран. Једна идеја је да су се можда формирали у хидротермалним отворима где се топла вода и течности богате водоником које долазе из подводних отвора мешају са морском водом која садржи угљен-диоксид.₂.

Група је поновила важне аспекте хемијског окружења пронађеног у раним Земљиним океанима и мешање топле алкалне воде из одређених врста хидротермалних отвора у њиховој лабораторији. Открили су да када се вруће течности богате водоником помешају са водом богатом угљен-диоксидом у присуству минерала на бази гвожђа који су били присутни на раној Земљи, створени су типови молекула потребних за формирање примитивних ћелијских мембрана.

Главни аутор, др Грахам Пурвис, спровео је студију на Универзитету Њукасл и тренутно је постдокторски истраживач сарадник на Универзитету Дурхам.

Он је рекао: „Ћелијски одељци су централни елемент у пореклу живота и од суштинског су значаја за изолацију унутрашње хемије од спољашњег окружења. Ови одељци су били инструментални у промовисању реакција које одржавају живот концентрисањем хемикалија и омогућавањем производње енергије, и вероватно су служиле као камен темељац.“ У првим тренуцима живота.

Резултати сугеришу да је афинитет течности богатих водоником из алкалних хидротермалних отвора са водама богатим бикарбонатима на минералима на бази гвожђа могао да исталожи примитивне мембране раних ћелија на почетку живота. Овај процес је можда створио различите типове мембрана, од којих су неке вероватно служиле као колевка живота када је живот тек почео. Штавише, овај трансформациони процес је можда допринео формирању специфичних киселина које се налазе у елементарном саставу метеорита.

Водећи истраживач др Џон Тилинг, читалац биогеохемије на Школи природних наука о животној средини, додао је:

„Верујемо да би ово истраживање могло да пружи први корак у томе како је настао живот на нашој планети. Истраживања у нашој лабораторији сада настављају да утврђују други кључни корак; како би ови органски молекули који су у почетку били 'залепљени' за металне површине могли да се ослободе да се формирају ћелијске коморе окружене сферичном мембраном.“ Прве могуће „протоћелије“ које су формирале први ћелијски живот.

Занимљиво је да истраживачи такође истичу да се реакције формирања мембране и данас дешавају у океанима испод површина ледених месеци у нашем соларном систему. Ово отвара могућност алтернативног порекла живота на овим далеким световима.

Референца: „Генерација дуголанчаних масних киселина редукцијом водоник бикарбоната у древним алкалним хидротермалним отворима“ од Грахам Пурвис, Лидиа Сцхиллер, Арцхие Цроски, Јупитер Винцент, Цоринне Веллс, Јаке Схреве, Сијо Ксавиер и Јохн Тиллинг, 10. јануар 2024. Комуникације о Земљи и животној средини.
дои: 10.1038/с43247-023-01196-4

Студију је финансирао Савет за истраживање природне средине.