Život na Zemi mohl být spuštěn „mikrolightning“
Nabité kapičky vody generují jiskry, které mohou vytvořit organické sloučeniny
AM Studios/500px/Getty Images
Země se v plenkách vířila se všemi plyny potřebami k konstrukci života. Ale nemohli se jen shromáždit do stavebních bloků biologie. Tento proces, nazývaný „prebiotická syntéza“, vyžadoval zvnějšku. Lightning byl zřejmý podezřelý. V roce 1952 tedy mladý chemik jménem Stanley Miller naplnil baňku na půli cesty vodou, završil ji metanem, amoniakem a vodíkem, aby napodobil ranou atmosféru planety a poté FDo této úrodné polévky plíce miniaturní blesk.
V tomto Experiment orientační bodyMiller produkoval několik aminokyselin z anorganických molekul. (Aminokyseliny se kombinují a vytvářejí proteiny, které se zase kombinují a vytvářejí živé organismy.) Ukázal tak, jak by život mohl najít první oporu. Skutečný blesk by však zasáhl zřídka – a většinou v otevřeném oceánu, kde by se organické sloučeniny rychle rozptýlily.
O sedm desetiletí později nový výzkum ukazuje na realističtější katalyzátor: samotná voda. Dnes v Vědecká zálohas, Chemik Stanfordské univerzity Richard Zare a jeho kolegové uvádějí, že organické molekuly s vazbami na uhlík-nitrogen lze vytvořit jednoduše stříkání vody do směsi atmosférických plynů. Vědci v podstatě replikovali chemické reakce z Millerova experimentu, ale tentokrát bylo těchto reakcí dosaženo spolehlivým zdrojem energie. „Na rozdíl od Lightningu,“ říká Zare, „Vodové spreje jsou všude.“ Každý vodopád a vlna, jak navrhuje, přinesl jiskru příležitosti k životu, aby se objevil.
O podpoře vědecké žurnalistiky
Pokud se vám tento článek líbí, zvažte podporu naší oceněné žurnalistiky předplatné. Zakoupením předplatného pomáháte zajistit budoucnost působivých příběhů o objevech a myšlenkách, které dnes formují náš svět.
Je to všechno kvůli rozdílu v elektrickém náboji mezi kapičkami vody. Když se malé, negativně nabité kapičky přibližují velkým, pozitivně nabitým, někdy vypouštějí a vyvolávají záblesk luminiscence, vědci nazývají „mikrolightning“. A ukázalo se, že tyto interakce, stejně jako Millerova elektřina, vytvářejí organické vedlejší produkty: ve svém vodnatém, plynném gulášu, tým Zare detekoval aminokyselinový glycin, jakož i nukleobázovou uracil-klíčovou složku RNA.
Studijní spoluautor Yifan Meng, postdoktorand ve Stanfordu, vedl fyzický experiment. Nejprve si vzpomíná Meng, on a jeho kolegové se více zajímali primárně o Microlightning. „Ale pak jsme viděli jasný důkaz tvorby vazby uhlíkových nitrogenů,“ říká. „To je něco zásadního pro biologické molekuly.“ Bylo to opravdu neuvěřitelně vzrušující. “
Aby však život probíhal, nestačilo by, aby se tyto sloučeniny vytvořily jednou; Proto byly náhodné údery blesku pravděpodobně nestarterem. Jednotlivé molekuly, nazývané monomery, by potřebovaly opakující se proces, aby jim poskytli čas na propojení v dlouhých molekulárních řetězcích, nazývaných polymery: k vytvoření proteinu a mnoha nukleobáz vyžaduje mnoho aminokyselin, aby se vytvořil pramen RNA. „Potřebujeme stavební bloky, abychom se někde soustředili,“ říká Zare.
Ideálním prostředím pro to, jak tvrdí, by byly skalní štěrbiny poblíž vodních sprejů. The cykly mokré suché Je známo, že je to s takovým terénem, že podporuje polymeraci, což potenciálně vede ke složitým strukturám, které se staly prvními jednobuněčnými organismy. David Deamer, biochemik na Kalifornské univerzitě, Santa Cruz, který se do studie nezúčastnil, zjistil Zareovy závěry nutí. Ať už v rybníku, jezeře nebo gejzíru, Deamer říká: „Tyto molekuly by se nahromadily, kdekoli došlo k vlnovým nebo vodopádům.“
Tento počáteční test nevygeneroval vše životních předpokladů života, ale Meng poznamenává, že další důležité sloučeniny mohly být přítomny na nedetekovatelných úrovních. „Pokud dokážeme experiment spustit déle,“ říká, „měli bychom být schopni detekovat více.“ Stejně jako Později propracování Na Millerově práci vytvořila širší škálu molekul, budoucí výzkum by mohl potvrdit, že mikrolightning podporuje plnohodnotnou prebiotickou syntézu.
Existují konkurenční hypotézy ohledně toho, jak se poprvé vytvořily organické molekuly. Někteří odborníci se domnívají, že vznikli kolem hlubokých hydrotermálních otvorů, zatímco jiní si myslí, že se v naší galaxii chytili na Zemi někde jinde. Vědci NASA oznámili V lednu bylo v asteroidu Bennu nalezeno 14 aminokyselin, spolu se všemi pěti nukleotidovými bázemi v RNA a DNA. Given that extraterrestrial objects routinely pummeled our planet in the early days, Deamer says, “literally, the compounds necessary for life were falling out of the sky.”
Nikdo neví, co se skutečně stalo, když se život objevil asi před čtyřmi miliardami let. Tato zjištění však propůjčují důkaz tomu, co Miller navrhl v 50. letech 20. století – i když s kroucením. Jako on řekl tazateli v roce 1996„Nikdo nezpochybnil chemii původního experimentu … chemie byla velmi pevná.“ Možná nyní je také jiskra, která uvedla chemii do pohybu.
