Νέα υπόθεση για την προέλευση της ζωής: τα μυστικά των κύκλων του άνθρακα

 Μια διεθνής ομάδα επιστημόνων παρουσίασε μια μελέτη που εστιάζει στον πιθανό ρόλο των θειούχων σιδήρου στην προέλευση της ζωής σε αρχαίες ιαματικές πηγές στη Γη. Οι επιστήμονες υπέθεσαν ότι τα σουλφίδια θα μπορούσαν να βοηθήσουν στη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε οργανικά μόρια μέσω μη ενζυματικών διεργασιών.

29.11.2024 18:47 Επιστήμη

Η εργασία, που δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Nature Communications, ρίχνει φως στους πρώιμους κύκλους άνθρακα και τις χημικές αντιδράσεις που μπορεί να οδήγησαν στην εμφάνιση της ζωής.

Η μελέτη υπογραμμίζει τη σημασία των θειούχων σιδήρου για την υποστήριξη της υπόθεσης ότι οι ιαματικές πηγές είναι το λίκνο της ζωής.

Επικεφαλής της έρευνας ήταν ο Nan Jingbo από το Ινστιτούτο Γεωλογίας και Παλαιοντολογίας Nanjing (Κίνα), καθώς και ο Luo Shunqin από το Εθνικό Ινστιτούτο Επιστήμης Υλικών της Ιαπωνίας, ο Quoc Phuong Tran από το Πανεπιστήμιο της Νέας Νότιας Ουαλίας (Αυστραλία) και άλλοι επιστήμονες .

Τα σουλφίδια του σιδήρου, τα οποία ήταν άφθονα στα υδροθερμικά συστήματα της πρώιμης Γης, μπορεί να έχουν καταλύσει βασικές χημικές αντιδράσεις παρόμοιες με εκείνες που παρέχουν συμπαράγοντες στις σύγχρονες μεταβολικές διεργασίες. Προηγουμένως, τέτοιες μελέτες είχαν συχνά επικεντρωθεί σε υδροθερμικές οπές βαθέων υδάτων, όπου οι ευνοϊκές συνθήκες, όπως η θερμοκρασία, η πίεση και η παρουσία υδρογόνου, διευκολύνουν τη στερέωση του άνθρακα.

Ωστόσο, οι επιστήμονες έχουν αρχίσει να θεωρούν τις θερμές πηγές στην επιφάνεια της Γης ως εναλλακτικό μέρος για την προέλευση της ζωής λόγω της πλούσιας σύνθεσής τους σε μέταλλα, χημικές ουσίες και την πρόσβαση στο ηλιακό φως.

Κατά τη διάρκεια των πειραμάτων, οι επιστήμονες συνέθεσαν σουλφίδια σιδήρου νανο-μεγέθους προσθέτοντας στοιχεία χαρακτηριστικά των θερμών πηγών: μαγγάνιο, νικέλιο, τιτάνιο και κοβάλτιο. Τα αποτελέσματα έδειξαν ότι τέτοια υλικά καταλύουν αποτελεσματικά τη μετατροπή του διοξειδίου του άνθρακα σε μεθανόλη σε θερμοκρασίες 80–120 °C και κανονική πίεση. Το υπεριώδες φως και οι υδρατμοί ενίσχυσαν περαιτέρω τη δραστηριότητα των αντιδράσεων.

Τα σουλφίδια του σιδήρου με την προσθήκη μαγγανίου αποδείχθηκαν ιδιαίτερα δραστικά, επιδεικνύοντας υψηλή απόδοση υπό την επίδραση της υπεριώδους ακτινοβολίας και του ατμού. Αυτό υποδηλώνει ότι οι χερσαίες θερμές πηγές με ατμό μπορεί να ήταν ένα ιδανικό περιβάλλον για οργανική σύνθεση στην πρώιμη Γη.

Χρησιμοποιήθηκε φασματοσκοπία υπέρυθρης ακτινοβολίας για τη μελέτη του μηχανισμού αυτών των διεργασιών, η οποία έδειξε ότι οι αντιδράσεις ακολούθησαν έναν μηχανισμό αντίστροφης μετάπτωσης αερίου νερού, συμπεριλαμβανομένης της μετατροπής του CO2 σε CO και της επακόλουθης υδρογόνωσής του σε μεθανόλη. Οι υπολογισμοί της συναρτησιακής θεωρίας πυκνότητας (DFT) αποκάλυψαν ότι η προσθήκη μαγγανίου μειώνει την ενέργεια ενεργοποίησης της αντίδρασης και ενισχύει τη μεταφορά ηλεκτρονίων, αυξάνοντας την απόδοση του καταλύτη.

Τα σουλφίδια του σιδήρου παρουσιάζουν ομοιότητες με τα σύγχρονα ένζυμα στην εκτέλεση των οξειδοαναγωγικών λειτουργιών, καθιστώντας τα δυνητικούς καταλύτες για το σχηματισμό οργανικής ύλης σε πρώιμες γήινες συνθήκες. Αυτά τα δεδομένα ανοίγουν νέους ορίζοντες για τη μελέτη της προέλευσης της ζωής και την αναζήτηση παρόμοιων διεργασιών πέρα ​​από τον πλανήτη μας.

πηγη