Οι αρχαίες θερμές πηγές ως πιθανές πηγές ζωής
Νέα μελέτη αποκαλύπτει πιθανές πηγές ζωής στις αρχαίες θερμές πηγές.
Έρευνα του Πανεπιστημίου του Newcastle στρέφεται σε αρχαίες θερμές πηγές για να εξερευνήσει την προέλευση της ζωής στη Γη.
Η ερευνητική ομάδα, που χρηματοδοτήθηκε από το Συμβούλιο Φυσικής Περιβαλλοντικής Έρευνας του Ηνωμένου Βασιλείου, ερεύνησε πώς η εμφάνιση των πρώτων ζωντανών συστημάτων από αδρανή γεωλογικά υλικά συνέβη στη Γη, πριν από περισσότερα από 3,5 δισεκατομμύρια χρόνια.
Οι επιστήμονες στο Πανεπιστήμιο του Νιούκαστλ ανακάλυψαν ότι με την ανάμειξη υδρογόνου, διττανθρακικού και πλούσιου σε σίδηρο μαγνητίτη υπό συνθήκες που μιμούνται τη σχετικά ήπια υδροθερμική διεργασία έχει ως αποτέλεσμα το σχηματισμό ενός φάσματος οργανικών μορίων, κυρίως λιπαρών οξέων που εκτείνονται έως και 18 άτομα άνθρακα σε μήκος.
Δημοσιεύτηκε στο περιοδικό Communications Earth & Περιβάλλον, τα ευρήματά τους δυνητικά αποκαλύπτουν πώς ορισμένα βασικά μόρια που χρειάζονται για την παραγωγή ζωής παράγονται από ανόργανα χημικά, κάτι που είναι απαραίτητο για την κατανόηση ενός βασικού βήματος στο πώς σχηματίστηκε η ζωή στη Γη πριν από δισεκατομμύρια χρόνια.
Λιπαρά οξέα στα πρώτα στάδια της ζωής
Τα λιπαρά οξέα είναι μακριά οργανικά μόρια σε περιοχές που προσελκύουν και απωθούν το νερό που θα σχηματίσουν αυτόματα κυτταρικά διαμερίσματα στο νερό φυσικά και είναι αυτοί οι τύποι μορίων που θα μπορούσαν να έχουν δημιουργήσει τις πρώτες κυτταρικές μεμβράνες.
Ωστόσο, παρά τη σημασία τους, ήταν αβέβαιο από πού προήλθαν αυτά τα λιπαρά οξέα στα πρώτα στάδια της ζωής. Μια ιδέα είναι ότι μπορεί να έχουν σχηματιστεί στους υδροθερμικούς αεραγωγούς όπου ζεστό νερό, αναμεμειγμένο με υγρά πλούσια σε υδρογόνο που προέρχονται από υποθαλάσσιες οπές αναμεμειγμένες με θαλασσινό νερό που περιέχει CO2 .
Η ομάδα αναπαρήγαγε κρίσιμες πτυχές του χημικού περιβάλλοντος που βρέθηκαν στους ωκεανούς της πρώιμης Γης και την ανάμειξη του ζεστού αλκαλικού νερού από ορισμένους τύπους υδροθερμικών αεραγωγών στο εργαστήριό τους. Βρήκαν ότι όταν ζεστά υγρά πλούσια σε υδρογόνο αναμειγνύονταν με νερό πλούσιο σε διοξείδιο του άνθρακα παρουσία ορυκτών με βάση τον σίδηρο που υπήρχαν στην πρώιμη Γη, δημιουργούν τύπους μορίων που απαιτούνται για να σχηματιστούν πρωτόγονες κυτταρικές μεμβράνες.
Ο κύριος συγγραφέας, Dr Graham Purvis, διεξήγαγε τη μελέτη στο Πανεπιστήμιο του Newcastle και είναι επί του παρόντος μεταδιδακτορικός ερευνητικός συνεργάτης στο Πανεπιστήμιο Durham.
Είπε: «Κέντρο στην αρχή της ζωής είναι τα κυτταρικά διαμερίσματα, ζωτικής σημασίας για την απομόνωση της εσωτερικής χημείας από το εξωτερικό περιβάλλον. Αυτά τα διαμερίσματα ήταν αποφασιστικής σημασίας για την ενθάρρυνση των αντιδράσεων που συντηρούν τη ζωή με τη συγκέντρωση χημικών ουσιών και τη διευκόλυνση της παραγωγής ενέργειας, δυνητικά να λειτουργήσουν ως ο ακρογωνιαίος λίθος των πρώτων στιγμών της ζωής.
Υδροθερμικές διεργασίες
Τα αποτελέσματα υποδηλώνουν ότι η σύγκλιση ρευστών πλούσιων σε υδρογόνο από αλκαλικές υδροθερμικές οπές με νερά πλούσια σε διττανθρακικά σε ορυκτά με βάση το σίδηρο θα μπορούσε να έχει κατακρημνίσει τις υποτυπώδεις μεμβράνες των πρώιμων κυττάρων στην αρχή της ζωής.
Αυτή η διαδικασία μπορεί να έχει δημιουργήσει μια ποικιλία τύπων μεμβρανών, ορισμένοι ενδεχομένως να χρησιμεύουν ως λίκνο της ζωής όταν ξεκίνησε η ζωή για πρώτη φορά. Επιπλέον, αυτή η διαδικασία μετασχηματισμού μπορεί να συνέβαλε στη γένεση συγκεκριμένων οξέων που βρίσκονται στη στοιχειακή σύνθεση των μετεωριτών».
Ο κύριος ερευνητής Dr Jon Telling, Reader in Biogeochemistry, στο School of Natural Environmental Sciences, πρόσθεσε:
«Πιστεύουμε ότι αυτή η έρευνα μπορεί να προσφέρει το πρώτο βήμα στο πώς ξεκίνησε η ζωή στον πλανήτη μας. Η έρευνα στο εργαστήριό μας συνεχίζεται τώρα για τον καθορισμό του δεύτερου βασικού βήματος. Πώς αυτά τα οργανικά μόρια που είναι αρχικά «κολλημένα» στις ορυκτές επιφάνειες μπορούν να ανυψωθούν για να σχηματίσουν σφαιρικά κυτταρικά διαμερίσματα που οριοθετούνται από τη μεμβράνη. Τα πρώτα πιθανά «πρωτοκύτταρα» που συνέχισαν να σχηματίζουν την πρώτη κυτταρική ζωή».
Περιέργως, οι ερευνητές προτείνουν επίσης ότι αντιδράσεις δημιουργίας μεμβρανών, παρόμοιες αντιδράσεις, θα μπορούσαν ακόμα να συμβαίνουν στους ωκεανούς κάτω από τις επιφάνειες παγωμένων φεγγαριών στο ηλιακό μας σύστημα σήμερα. Αυτό αυξάνει την πιθανότητα εναλλακτικής προέλευσης ζωής σε αυτούς τους μακρινούς κόσμους.
Γεωδίφης με πληροφορίες από το Πανεπιστήμιο του Νιούκαστλ
Περισσότερα,
Purvis, G., Šiller, L., Crosskey, A. et al. Generation of long-chain fatty acids by hydrogen-driven bicarbonate reduction in ancient alkaline hydrothermal vents. Commun Earth Environ 5, 30 (2024). https://doi.org/10.1038/s43247-023-01196-4
https://www.eurekalert.org/news-releases/1031146
https://www.liebertpub.com/doi/10.1089/ast.2019.2045