Cambridge bilim adamları yaşamın yapı taşlarının kökenleri hakkında yeni bir teoriyi ortaya koyuyor

Cambridge Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, grafitleşme adı verilen ve Dünya'nın erken dönemlerinde proteinler, fosfolipitler ve nükleotidler gibi yaşamın inşası için gerekli olan molekülleri üretebileceğini teorileştirdikleri bir süreç belirlediler. Life dergisinde yayınlanan bir çalışmada vurgulanan bu süreç, göksel etkilerden ve demir ve su ile etkileşimlerden kaynaklanan yüksek sıcaklıkların kimyasal ortamları düzene sokabileceğini ve bu ortamları yaşam için gerekli bileşenlerin oluşumu için uygun hale getirebileceğini öne sürüyor.

Cambridge Üniversitesi'ndeki araştırmacılar, yaşamın evrimi için gerekli olan moleküllerin, grafitleşme adı verilen bir süreçten ortaya çıkmış olabileceğini öne sürüyor. Eğer bu durum laboratuvar deneyleriyle doğrulanırsa, yaşamın oluşmasına neden olan koşulları simüle etmemiz mümkün olabilir.

Yaşam için gerekli olan kimyasallar oraya nasıl geldi?

Doğada yaşamın tesadüfi gibi görünen koşullarının nasıl ortaya çıktığı uzun süredir tartışılıyor ve birçok hipotez çıkmaza giriyor. Ancak Cambridge Üniversitesi'ndeki araştırmacılar artık bu koşulların nasıl oluştuğunu modelleyerek yaşam için gerekli bileşenleri büyük miktarlarda ürettiler.

Yaşam, proteinler, fosfolipidler ve nükleotidler adı verilen moleküller tarafından yönetilir. Önceki araştırmalar, nitril gibi faydalı nitrojen içeren moleküllerin – Siyanoasetilen(HC3N) ve Hidrojen siyanür(HCN) – ve izonitril – İzosiyanür(HNC) ve Metil izosiyanür(CH3NC) – Yaşamın bu temel unsurlarını yapmak için kullanılabilir. Şu ana kadar tüm bunları aynı ortamda büyük miktarlarda üretmenin açık bir yolu yok.

Yakın zamanda yayınlanan bir çalışmada hayatGrup artık, grafit olarak bilinen bir süreç aracılığıyla, bu yararlı moleküllerin büyük miktarlarının teorik olarak sentezlenebileceğini buldu. Eğer model deneysel olarak doğrulanabilirse, bu sürecin Dünya'nın yaşama doğru yolculuğunda olası bir erken adım olduğu ileri sürülebilir.

Bu sürecin gerçekleşme olasılığı neden diğerlerinden daha fazladır?

Önceki modellerdeki en büyük sorun nitrilin yanı sıra başka ürünlerin de üretilmesiydi. Bu da yaşamın oluşumunu engelleyen kaotik bir sistem yaratır.

Cavendish Laboratuvarı'nda deneysel astrofizik alanında yardımcı doçent ve çalışmanın ortak yazarı Dr. Paul Rimmer, “Hayatın büyük bir kısmı basitliktir” dedi. “Sistem bu.” Kimyada olabilecekleri kontrol ederek karmaşıklığın bir kısmını ortadan kaldırmanın bir yolunu bulduk.

Yaşamın kaotik bir ortamda oluşmasını beklemiyoruz. Dolayısıyla şaşırtıcı olan şey, grafitin kendisinin çevreyi nasıl temizlediğidir, çünkü süreç çoğunlukla inert yan ürünlerle birlikte yalnızca bu nitrilleri ve izonitrilleri üretir.

Temiz, yüksek verimli prebiyotik hammaddelerin üretimi için burada önerdiğimiz senaryonun şematik temsili. Olaylar sol üstten itibaren saat yönünde ilerliyor: Birincisi, Dünya'nın nötr bir atmosferi var. Bu, çarpıştırıcının metalik çekirdeğinin büyük miktarda hidrojen üretecek şekilde oksitlenmesiyle 4,3 G'lik dev bir çarpışmadan sonra azaltılır.₂ Büyük miktarda metan ve amonyak içeren atmosfer. Bu atmosfer hızla soğur (bir yıldan az bir sürede) ve fotokimya, karmaşık, nitrojen açısından zengin organik materyalleri biriktiren, tolin açısından zengin bir sis üretir. Bu organik maddeler magma ile etkileşime girerek yavaş yavaş gömülür ve çekilir. Gökyüzü H kadar açık hale geliyor₂ Uzayda kaybolur ve tekrar nötr hale gelir. Son olarak erimiş gazlar grafit ile reaksiyona girer ve yüksek miktarlarda temiz HCN ve HC üretmek üzere ovalanır.₃N, izonitril. Kredi bilgileri: Oliver Shortle

Rimmer, “İlk başta bunun her şeyi mahvedeceğini düşündük ama aslında her şeyi çok daha iyi hale getiriyor,” dedi.

Bu, grafitin bilim adamlarının aradığı sadeliği ve yaşam için ihtiyaç duyulan temiz ortamı sağlayabileceği anlamına geliyor.

Bu süreç nasıl işliyor?

Hadean Dönemi, Dünya'nın modern Dünyamızdan çok farklı olduğu, Dünya tarihindeki en eski dönemdi. Bazen gezegen büyüklüğünde enkazlarla çarpışmaların meydana gelmesi şaşırtıcı değil. Çalışma, yaklaşık 4,3 milyar yıl önce Dünya'nın kabaca Ay büyüklüğünde bir nesneyle çarpışması sırasında içindeki demirin Dünya'daki suyla etkileşime girdiğini öne sürüyor.

Cambridge Astronomi Enstitüsü ve Yer Bilimleri Bölümü'nde Doğa Felsefesi Profesörü olan ortak yazar Dr. Oliver Shortle şunları söyledi: 'Ay büyüklüğünde bir şey Dünya'ya erken çarptı ve büyük miktarda demir ve diğer metalleri biriktirmiş olmalı. '

Demir ve suyun reaksiyon ürünleri yoğunlaşarak dünya yüzeyinde katran oluşturur. Katran daha sonra 1500°C'nin üzerindeki bir sıcaklıkta magma ile reaksiyona girer ve katrandaki karbon, modern kurşun kalemlerde kullandığımız, çok kararlı bir karbon formu olan grafite dönüşür!

Demir suyla reaksiyona girdiğinde yoğunlaşan ve yer kabuğuna karışan sis oluşur. Shortell, “Isıtıldığında geride kalan şey nitrojen içeren faydalı bileşiklerdir” dedi.

Bu fikri destekleyecek hangi kanıtlar var?

Bu teoriyi destekleyen kanıtlar kısmen komatit kayalarının varlığından gelmektedir. Komatit, çok sıcak magmanın soğuması (>1500°C) sırasında oluşan bir tür magmatik kayadır.

Komatite ilk olarak Güney Afrika'da bulundu. Shortell, “Kayalar yaklaşık 3,5 milyar yıl öncesine dayanıyor” dedi. “Daha da önemlisi, bu kayaların yalnızca 1.700 santigrat derece civarındaki aşırı sıcaklıklarda oluştuğunu biliyoruz!” Bu, magmanın zaten katranı ısıtacak ve faydalı nitrili oluşturacak kadar sıcak olduğu anlamına gelir.

Bağlantının doğrulanmasıyla yazarlar, nitrojen içeren bileşiklerin bu yöntemle sentezleneceğini öne sürüyorlar. Komatiti gördüğümüz için, Dünya'nın erken dönemlerinde magmanın sıcaklığının bazen 1.500 santigrat derecenin üzerinde olduğunu biliyoruz.

Sonra ne?

Şimdi deneylerin bu koşulları laboratuvarda yeniden yaratmaya çalışması ve sistemde kaçınılmaz olarak bulunan suyun nitrojen bileşiklerini yiyip parçalayıp parçalamadığını incelemesi gerekiyor.

Reimer, “Bu moleküllerin Dünya'da yaşamı başlattığından emin olmasak da, yaşamın yapı taşlarının suda hayatta kalabilen moleküllerden oluştuğunu biliyoruz” dedi. “Gelecekteki deneyler nitrilin parçalandığını gösterirse farklı bir yöntem aramamız gerekecek.”

Referans: Paul P. Rimmer ve Oliver Shortle tarafından yazılan “Nitril ve izonitrilin yüzey hidrotermal kaynağı”, 10 Nisan 2024, hayat.
doi: 10.3390/life14040498

Çalışma, Cambridge Gezegen Bilimi ve Evrendeki Yaşam Araştırma Bursu tarafından finanse edildi.