Budowanie życia na Ziemi mogły być napędzane przez małe iskry, przeskakujące między kropelkami wody.
Cztery miliardy lat temu, Ziemia był martwy świat, ale dynamiczny. Rozbijające się fale, pędzące strumienie i ryczące wodospady uchyliły spraya wody w atmosferę bogatą w dwutlenek węgla, azot, metan i amoniak. Ostatnie eksperymenty sugerują, że te spraye z wody mogły pomóc wyskoczyć reakcje chemiczne, które wywołały Budowanie życia.
Według chemika Uniwersytetu Stanforda Richarda Zare’a i jego kolegów, małe ładunki elektryczne zbudowane w kroplach wodnych i uwolnione niewielkie serie energii elektrycznej mogły wystarczyć, aby zasilić te reakcje. To nowy zwrot starego i gorąco debatowanego teorii o pochodzeniu życia na Ziemi.
Spotkanie chemii życia
Naukowcy wciąż próbują rozpisać dokładnie, w jaki sposób życie skakało od chemii do biologii (i, w tym przypadku, gdzie wytyczyć granicę między nimi) od 4 do 3,5 miliarda lat temu. Kluczowym elementem tej układanki jest ustalenie, skąd pochodzą złożone chemikalia, które tworzą żywe komórki. Obejmuje to takie rzeczy, jak lipidy w naszych błonach komórkowych, nukleotydy kodujące nasze geny, aminokwasy, które budują większość działających bitów naszych komórek, oraz inne cząsteczki zbudowane wokół wiązań między atomami węgla i azotu.
Większość dostępnych informacji sugeruje, że wczesna Ziemia nie miała ogromnej podaży tych złożonych cząsteczek, jeśli w ogóle, ale miała dla nich surowe składniki: różne kombinacje węgla, wodoru, azotu, tlenu i fosforu tylko czekające na połączenie na właściwy sposób.
Ale budowanie nowych cząsteczek wymaga energii. Zare i jego koledzy twierdzą, że wymagana energia mogła pochodzić z „mikroightningu”, niesamowicie małe migotania energii elektrycznej przechodzące między kropelkami w ruchomych sprayach wody na wczesnej ziemi.
W ostatnich eksperymentach zespół chemików zauważył, że gdy kropelki wody poruszają się wokół – jak na przykład w sprayu morskim, kropelki te zwykle rozwijają różne ładunki elektryczne. Jest podobny do procesu, który tworzy błyskawicę w chmurach, ale w miniaturowej skali. Ładunki elektryczne gromadzą się, a elektrony przeskakują z ujemnie naładowanych kropel do pozytywnie naładowanych w niewielkim zapap błyskawicy.
„Zwykle uważamy wodę jako tak łagodną, ale kiedy jest dzielona w postaci małych kropel, woda jest wysoce reaktywna”, powiedział Zare w a oświadczenie. Jego laboratoryjne reakcje chemiczne w maleńkich kropelach wody i między nimi. Ta mikrolightning, jak nazywają to Zare i jego koledzy, jest zbyt małe i zbyt szybkie, aby zobaczyć nieuchronnym okiem, ale udało im się nagrać ją za pomocą aparatu o dużej prędkości.
Mikroightning w butelce
Zare i jego współpracownicy rozpylili pary wodne do komory wypełnionej mieszanką gazów, które naśladują wczesną atmosferę Ziemi, około 2 miliarda lat temu: szkodliwą mieszankę amoniaku, metanu, wodoru i azotu. Niewielkie błyski mikroightning w pary wodnej rozpoczęły szereg reakcji chemicznych, które wytwarzały niektóre bardzo złożone cząsteczki: glicynę aminokwasową, uracyl podstawy nukleotydowej i inne.
Wyniki tego ostatniego eksperymentu są uderzająco podobne (zamierzone kalambury) do eksperymentu z 1952 r. Przez University of Chicago Chemists Stanleya Millera i Harolda Ureya, którzy zapętali butelkę pary wodnej, metanu, amoniaku i wodoru z iskrą elektryczną i dostali aminokwasy. Miller i Urey zaproponowali, aby życie wzrosły od pierwotnego oceanu Błyskawicznego Ziemi około 4 miliardy lat temu.
Ale ich hipoteza była pioruna do krytyki, głównie dlatego, że błyskawica nie zdarza się wystarczająco często, aby wywołać wystarczającą liczbę reakcji chemicznych nad czymś tak dużym i rozłożonym jak ocean.
Jeśli start-start pochodzi z mikroightning w sprayach wodnych, a nie pełnowymiarowych uderzeniach pioruna nad wodą, Zare i jego koledzy twierdzą, że może to rozwiązać problem i dać życie nowej wersji starej hipotezy.
„Na wczesnej ziemi istniały spraya wody w całym miejscu – w szczeliny lub przeciwko skałom, a one mogą gromadzić się i tworzyć tę reakcję chemiczną” – powiedział Zare w ostatnim komunikacie prasowym. „Myślę, że to pokonuje wiele problemów, które ludzie mają z hipotezą Miller-Oure”.
Zare i jego koledzy opublikowali swoją pracę W czasopiśmie Science Advances.
