Niukaslio universiteto mokslininkai, remiami JK Gamtos aplinkos tyrimų tarybos, gilinosi į gyvybės atsiradimo Žemėje paslaptį daugiau nei prieš 3,5 mlrd.

Jie tyrinėjo inertinių geologinių medžiagų transformaciją į pirmąsias gyvas sistemas. Jų eksperimentai apėmė vandenilio, bikarbonato ir geležies turtingo magnetito derinimą tokiomis sąlygomis, kurios panašios į vidutines hidrotermines angas. Šis procesas lėmė daugybę organinių molekulių, įskaitant riebalų rūgštis, turinčias iki 18 anglies atomų.

Paskelbta žurnale Žemės ir aplinkos komunikacijosJų išvados greičiausiai atskleis, kaip kai kurios pagrindinės molekulės, reikalingos gyvybei sukurti, yra pagamintos iš neorganinių cheminių medžiagų, o tai yra būtina norint suprasti pagrindinį žingsnį, kaip gyvybė Žemėje susiformavo prieš milijardus metų. Jų rezultatai gali suteikti patikimą organinių molekulių, sudarančių senovės ląstelių membranas, kilmę, kurios galėjo būti selektyviai atrinktos ankstyvųjų biocheminių procesų primityvioje Žemėje.

Riebalų rūgštys ankstyvosiose gyvenimo stadijose

Riebalų rūgštys yra ilgos organinės molekulės, kuriose yra vandens pritraukiančių ir atstumiančių sričių, kurios natūraliai vandenyje sudarytų į ląsteles panašius skyrius, ir būtent šios molekulės galėjo sukurti pirmąsias ląstelių membranas. Tačiau, nepaisant jų svarbos, šių riebalų rūgščių šaltinis ankstyvaisiais gyvenimo etapais nebuvo tikras. Viena idėja yra ta, kad jie galėjo susidaryti hidroterminėse angose, kur karštas vanduo ir vandenilio turintys skysčiai, gaunami iš povandeninių angų, susimaišo su jūros vandeniu, kuriame yra anglies dioksido.₂.

Grupė atkartojo svarbius cheminės aplinkos, randamos ankstyvuosiuose Žemės vandenynuose, aspektus ir karšto šarminio vandens maišymą iš tam tikrų tipų hidroterminių angų savo laboratorijoje. Jie nustatė, kad kai karšti vandenilio turintys skysčiai buvo sumaišyti su vandeniu, kuriame gausu anglies dioksido, esant geležies pagrindu esantiems mineralams, kurie buvo ankstyvojoje Žemėje, buvo sukurtos molekulių rūšys, reikalingos primityvioms ląstelių membranoms formuoti.

Pagrindinis autorius dr. Grahamas Purvisas atliko tyrimą Niukaslio universitete ir šiuo metu yra Durhamo universiteto doktorantūros mokslinis bendradarbis.

Jis sakė: „Ląstelių skyriai yra pagrindinis gyvybės kilmės elementas ir yra būtini norint atskirti vidinę chemiją nuo išorinės aplinkos. Šie skyriai buvo svarbūs skatinant gyvybę palaikančias reakcijas, koncentruojant chemines medžiagas ir palengvinant energijos gamybą, ir tikriausiai buvo naudojami kaip kertinis akmuo.“ Pirmosiomis gyvenimo akimirkomis.

Rezultatai rodo, kad vandenilio turtingų skysčių iš šarminių hidroterminių angų afinitetas su vandenilio karbonato turtingu vandeniu ant geležies turinčių mineralų galėjo nusodinti primityvias ankstyvųjų ląstelių membranas gyvenimo pradžioje. Šis procesas galėjo sukurti įvairių tipų membranas, kai kurios iš jų greičiausiai tarnavo kaip gyvybės lopšys, kai gyvybė prasidėjo. Be to, šis transformacijos procesas galėjo prisidėti prie specifinių rūgščių susidarymo elementinėje meteoritų sudėtyje.

Pagrindinis tyrėjas dr. Johnas Tillingas, gamtos aplinkos mokslų mokyklos biogeochemijos skaitytojas, pridūrė:

„Manome, kad šis tyrimas gali būti pirmasis žingsnis, kaip mūsų planetoje atsirado gyvybė. Mūsų laboratorijoje atliekami tyrimai dabar ir toliau nustato antrąjį pagrindinį žingsnį: kaip šios organinės molekulės, kurios iš pradžių buvo „prilipusios” prie metalinių paviršių, galėtų išsilaisvinti ir susidaryti. į ląstelę panašios kameros, apsuptos sferine membrana.“ Pirmieji galimi „protoceliai“, suformavę pirmąją ląstelių gyvybę.

Įdomu tai, kad mokslininkai taip pat atkreipia dėmesį į tai, kad membranas formuojančios reakcijos vis dar vyksta vandenynuose po ledinių mėnulių paviršiais mūsų Saulės sistemoje. Tai padidina alternatyvių gyvybės ištakų galimybę šiuose tolimuose pasauliuose.

Nuoroda: Graham Purvis, Lydia Schiller, Archie Crosky „Ilgos grandinės riebalų rūgščių generavimas sumažinus vandenilio bikarbonatą senovės šarminėse hidroterminėse angose“, Jupiteris Vincentas, Corinne Wells, Jake'as Shreve'as, Sijo Xavier ir Johnas Tillingas, 2024 m. sausio 10 d. Žemės ir aplinkos komunikacijos.
doi: 10.1038/s43247-023-01196-4

Tyrimą finansavo Gamtos aplinkos tyrimų taryba.