دانشمندان برای اولین بار فرآیند پیدایش حیات روی زمین را بازسازی کردند

واکنش‌های شیمیایی که می‌توانستند باعث ایجاد حیات روی زمین شوند را بازسازی کرد

به گزارش مجله خبری نگار،محققانی از برزیل، ژاپن، بریتانیا و ایالات متحده برای اولین بار با موفقیت فرآیند‌های شیمیایی را که احتمالاً در اعماق یک اقیانوس باستانی تقریباً چهار میلیارد سال پیش رخ داده و منجر به تشکیل اولین مولکول‌های آلی - پیش‌ساز‌های حیات - شده است، در شرایط آزمایشگاهی بازتولید کرده‌اند. این کار در مجله انجمن شیمی آمریکا (JACS) منتشر شده است.

در طول دوران هادئن (۴.۶ تا ۴.۰ میلیارد سال پیش)، منافذ قلیایی داغ در کف اقیانوس با آب سرد و اسیدی دریا مخلوط شدند. در فصل مشترک بین منافذ، دیواره‌های معدنی از سولفید‌های آهن و نیکل تشکیل شدند که با ریزمنافذ نفوذ کرده و قادر به هدایت الکترون‌ها بودند. این ساختار‌های طبیعی، گرادیان‌های الکتروشیمیایی مشابه آنچه امروزه واسطه تبادل انرژی در سلول‌های زنده هستند، ایجاد کردند.

برای آزمایش این فرضیه، محققان راکتور‌های رومیزی ایجاد کردند که برهمکنش آب دریا و سیالات هیدروترمال باستانی را شبیه‌سازی می‌کردند. آنها از مواد معدنی Fe-S و Fe-Ni-S که شبیه مکان‌های فعال آنزیم‌ها در موجودات مدرن هستند، به عنوان کاتالیزور استفاده کردند.

در سمت «اقیانوسی» رآکتور، محققان غلظت‌های ناچیزی از اسید‌های فرمیک و استیک را شناسایی کردند که تأیید می‌کند واکنش‌های کاهش CO₂ با استفاده از هیدروژن تأمین‌شده از سمت «هیدروترمال» رخ می‌دهد. همه اینها با استفاده از جریان‌هایی در حد چند نانوآمپر (۱۰⁻⁹ A) حاصل شد - آنقدر کوچک که می‌توانستند به طور طبیعی در کف اقیانوس باستانی وجود داشته باشند.

معلوم شد که بدون دخالت آنزیم‌ها، شیب طبیعی pH، دما و پتانسیل اکسایش-کاهش در منافذ هیدروترمال زیر آب می‌توانسته تبدیل دی‌اکسید کربن (CO₂) به اسید فرمیک (CH₂O₂) و سپس به اسید استیک (C₂H₄O₂) را تسهیل کند. این واکنش‌ها اولین مراحل در مسیر به اصطلاح وود-لیونگدال در نظر گرفته می‌شوند - یک زنجیره متابولیک باستانی که از طریق آن باکتری‌های مدرن انرژی جمع‌آوری می‌کنند.

تیاگو آلتر فریرا، نویسنده‌ی اصلی مقاله و محققی در موسسه‌ی تحقیقات فیزیکی و شیمیایی RIKEN در ژاپن، گفت: «ما می‌خواستیم آزمایش کنیم که آیا شرایط فیزیکی طبیعی به تنهایی برای ایجاد این فرآیند کافی هستند یا خیر؛ و دریافتیم که این شرایط واقعاً کافی هستند.»

نتایج این مطالعه تأیید می‌کند که دریچه‌های هیدروترمال قلیایی می‌توانستند به مهد حیات تبدیل شوند و شرایط اولیه انرژی و شیمیایی را برای تشکیل خودبه‌خودی مولکول‌های آلی فراهم کنند.

لینک کپی شد

اشتراک‌ گذاری