První život možná začal v bazénech, …

Nedávná studie MIT zjistila, že primitivní rybníky poskytovaly spíše vhodné prostředí pro zpracování prvních forem života Země než oceánů.

Vědci uvedli, že mělké vodní útvary hluboké 10 centimetrů mohou zadržovat vysoké koncentrace toho, co mnozí vědci považují za klíčovou složku při zlepšování života na Zemi: dusíku.

V mělkých rybnících má dusík ve formě oxidů dusíku dobrou šanci na dostatečnou akumulaci, aby reagoval s jinými sloučeninami a vytvořil první živé organismy. Vědci uvedli, že v mnohem hlubších oceánech bude dusík těžší budovat důležitou entitu katalyzující život.

„Naše obecná zpráva je, že pokud si uvědomíte, že původ života vyžaduje neustálý dusík, stejně jako mnoho lidí, bude obtížné, aby k jeho vzniku došlo v oceánu,“ říká. Světové oddělení MIT. , Atmosférické a planetární vědy (EAPS). „Je to mnohem snazší, když se to stane v bazénu.“

Ranjan a jeho kolegové dnes zveřejnili své výsledky v časopise. Geochemie, geofyzika, geosystémy.. Spoluautoři příspěvku jsou Andrew Babbin, odborný asistent Doherty Ocean Use na EAPS, Zoe Todd a Dimitar Sasselov z Harvard University a Paul Rimmer z Cambridge University.

Přerušení vazby

Pokud se časný život vynořil z důležité reakce zahrnující dusík, vědci mohou věřit, že tomu tak může být dvěma způsoby. První hypotéza zahrnuje hluboký oceán, kde dusík ve formě oxidů dusného mohl reagovat s bublinami oxidu uhličitého vycházejícími z hydrotermálních průduchů za vzniku prvních molekulárních stavebních kamenů života.

Druhá hypotéza o původu života založená na dusíku zahrnuje RNA: ribonukleovou kyselinu, molekulu, která dnes pomáhá kódovat naši genetickou informaci. Ve své primitivní formě byla RNA pravděpodobně volně plovoucí molekulou. Někteří vědci se domnívají, že při kontaktu s oxidy dusnými mohla být RNA chemicky indukována, aby vytvořila první molekulární řetězce v životě. K tomuto procesu tvorby RNA mohlo dojít v oceánech nebo v mělkých jezerech a rybnících.

Oxidy dusíku se pravděpodobně akumulovaly ve vodních útvarech, včetně oceánů a rybníků, jako zbytky z rozkladu dusíku v zemské atmosféře. Atmosférický dusík se skládá ze dvou molekul dusíku vázaných silnou trojnou vazbou, což je jen extrémně energetická událost, to znamená, že ji lze rozbít bleskem.

“Blesk je jako výbuch opravdu husté bomby,” říká Ranjan. „Atmosférický dusík generuje dostatek energie k rozbití této trojné vazby v našem plynu a produkci oxidů dusíku, které pak mohou pršet dolů do vodních útvarů.“

Vědci se domnívají, že v rané atmosféře může být dostatek praskajících paprsků k produkci velkého množství oxidu dusného, ​​které by uživilo původ života v oceánu. Ranjan říká, že vědci předpokládají, že tato dodávka oxidů dusíku způsobená bleskem je relativně stabilní poté, co sloučeniny vstoupily do oceánů.

Tato nová studie však identifikuje dva důležité „propady“ nebo účinky, které by mohly zničit významnou část oxidů dusíku, zejména v oceánech. On a jeho kolegové analyzovali vědeckou literaturu a zjistili, že oxidy dusíku ve vodě lze štěpit interakcemi s ultrafialovým světlem ze slunce a rozpuštěným železem uvolňovaným z časných oceánských hornin.

Ranjan říká, že jak ultrafialové světlo, tak rozpuštěné železo mohou zničit významnou část oxidů dusíku v oceánu a vrátit sloučeniny do atmosféry jako plynný dusík.

“Pokud zahrnete tyto dva nové propady, o kterých si lidé dříve nemysleli, ukážeme, že potlačují koncentrace oxidů dusíku v oceánu 1 000krát, jak lidé dříve vypočítali,” říká Ranjan.

„Stavba katedrály“

V oceánu ultrafialové světlo a rozpuštěné železo způsobí, že oxidy dusíku budou mnohem méně přístupné pro syntézu živých organismů. Život by měl větší šanci se držet v mělkých rybnících. Je to hlavně proto, že bazény mají mnohem menší objem, na který lze sloučeniny zředit. Ve výsledku by se oxidy dusíku hromadily v bazénech při mnohem vyšších koncentracích. Jakékoli „srážení“, jako je UV světlo a rozpuštěné železo, bude mít menší účinek na celkové koncentrace sloučeniny.

Čím je rybník mělčí, tím větší je pravděpodobnost, že oxidy dusíku budou interagovat s jinými molekulami, konkrétně s RNA, aby katalyzovaly první živé organismy, říká Ranjan.

“Tyto bazény by mohly být hluboké 10 až 100 centimetrů a jejich povrch mohl být desítky metrů čtverečních nebo více,” říká Ranjan. „Podobali by se rybníku Dona Juana v Antarktidě, která má sezónní letní hloubku asi 10 centimetrů.“

Možná to nebude znít jako důležitý vodní útvar, ale říká se to přesně v tomto bodě: V hlubších nebo větších prostředích by oxidy dusíku byly velmi zředěné, kromě jakéhokoli zásahu do chemie původu života. Další skupiny odhadují, že asi před 3,9 miliardami let, těsně předtím, než se na Zemi objevily první známky života, by na světě mohlo být asi 500 kilometrů čtverečních lagun a mělkých jezer.

“Ve srovnání s množstvím jezer, které dnes máme, je to naprosto malé,” říká Ranjan. „Podle množství chemikálií v povrchové ploše je však pro začátek života nutný předpoklad, je to dostačující.“

Diskuse o tom, zda život vznikl v kalužích a oceánech, není zcela vyřešena, ale Ranjan říká, že nová studie poskytuje přesvědčivé důkazy o první.

“Tato disciplína je spíš jako stavba katedrály, než zničení řady domino,” říká Ranjan. “Neexistuje žádný skutečný okamžik ‘aha’. Je to spíš jako trpělivé budování jednoho pozorování jeden po druhém a vynořuje se obraz, že obecně se mnoho cest prebiotické syntézy v kalužích jeví chemicky snadněji než v oceánech. “ .

Tento výzkum byl částečně podporován Nadací Simons a MIT.