Нове дослідження, яке під егідою NASA провели науковці з Американського музею природничої історії, виявило процес, який міг зіграти ключову роль у формуванні перших органічних молекул на Землі приблизно 4 млрд років тому, ще перед зародженням життя. Такий процес цілком може відбуватися у підводних гідротермальних джерелах, тож він має значення не лише для розуміння походження життя на Землі, а й для його пошуку на інших планетах. Стаття з описом дослідження опублікована на початку вересня в журналі PNAS.
Органічні молекули – сполуки з атомів вуглецю, які приєднані до інших елементів, таких як водень, азот та кисень, – лежать в основі усіх живих істот. Більшість таких молекул утворюються в процесі відновлення діоксиду вуглецю (CO2) через декілька шляхів фіксації карбону, зокрема фотосинтезу в рослин. Але ці шляхи або потребують енергії від живих клітин, або ж еволюціонували відносно пізно. Тож звідки взялись перші органічні молекули ще перед появою життя?
Щоб відповісти на це питання, співробітник Музею Віктор Сожо та науковець з Коледжу Атлантики (штат Мен) Рубен Гадсон розробили дослідницьку установку, що ґрунтується на так званих мікрофлюїдальних реакторах – невеликих автономних лабораторіях, які дозволяють науковцям вивчати поведінку рідин та газів на молекулярному рівні. Спочатку вчені намагалися змішати бульбашки водню та CO2 у самій рідині, але відновлення не відбувалось, оскільки леткий водень випаровувався ще перед тим, як у нього з’являлись шанси вступити в реакцію. Вирішення цієї проблеми виникло у дискусіях між Сожо та Гадсоном, які разом працюють у Центрі сталого ресурсознавства RIKEN у м. Сайнама (Японія). Остаточний хімічний реактор зібрали в лабораторії Гадсона у Мені.
«Замість того, щоб змішувати бульбашки газів у самій рідині ще перед реакцією, наше рішення полягало в тому, щоб самі гази приводили в рух рідину й, отже, не мали шансів утекти», – розповідає Гадсон.
У своєму експерименті дослідники поєднали водень та CO2 й створили органічну речовину – мурашину кислоту (НСООН). Це єдиний шлях фіксації CO2, який узагалі не потребує постачання енергії ззовні, або так званий ацетил-КоА шлях Вуда-Льюнгдаля. Такий процес цілком міг відбуватись у стародавніх гідротермальних джерелах.
«Результати цього експерименту, утім, актуальні не лише для нашої власної біосфери. – розповідає Сожо. – Аналогічні гідротермальні системи можуть існувати десь-інде в Сонячній системі, наприклад, на супутниках Сатурна та Юпітера Енцеладі та Європі».
«Розуміння того, якою є ймовірність відновлення діоксиду вуглецю за помірних геологічних умов, відіграє важливу роль в оцінці можливості походження життя на інших планетах й того, наскільки поширеним або рідкісним воно може бути у Всесвіті», – додає Лорі Барж, науковець з Лабораторії дослідження реактивного руху та співавтор дослідження.
Process that might have led to first organic molecules
ScienceDaily, 8/09/2020
Зреферував Є. Л.
26.09.2020