Химията на хидротермалните комини може да обясни как се е получил живота
Автор: Стефан Михов
Хидротермалните комини на морското дъно, може неочаквано да са създали органичните молекули, нужни за живот, според ново проучване, направено от химици от Лондонския университетски колеж. То показва как повърхностите на минералните частици в хидротермалните комини имат химически свойства, наподобяващи тези на ензимите – биологичните молекули, които управляват реакциите при живите организми. Това значи, че комините могат да създават прости молекули, на базата на въглерод, като метанол и мравчена киселина, от разтворения въгледроден диоксид във водата.
Откритието, публикувано в изданието Chemical Communications, обяснява как някои от ключовите градивни частици на органичната химия били създавани в природата, преди животът да е възникнал и как може би това е изиграло роля при създаването на първите живи същества. То има потенциални практически употреби, показвайки ни как продукти, като пластмаса и горива, могат да бъдат създавани от въглероден диоксид, вместо нефт.
“Има много спекулации, че хидротермалните комини може да се окажат мястото, където животът на земята първо започнал. Има много разтворен въглероден диоксид във водата, който би могъл да осигурява въглерода, на когото е базирана химията на живите организми. Също така има много енергия, защото водата е топла и турбулентна. Това, което нашето проучване доказва, е, че тези комини също така имат химическите свойства, които карат тези молекули да се рекомбинират, до получаването на нови молекули, обикновенно свързани с живите организми”, каза Нора де Леу, която води екипа.
Екипът комбинирал лабораторни експерименти със симулации на супер компютри за да изследва условията, при които минералните частици биха катализирали превръщането на въглеродния диоксид в органични молекули. Експериментите имитирали условията в дълбоководните хидротермални комини, където топла и леко алкална вода, богата на разтворен въглероден диоксид минава през минерала григайт (Fe3S4), който се намира от вътрешната страна на комините. Тези експерименти загатнаха за химическите процеси, които се случват. Симулациите, протекли на супер компютъра Legion в Лондонския университетски колеж и на HECToR (националната суперкомпютърна услуга на Великобритания), ни снабдяват с поглед над всяка една молекула, участваща в процеса на взаимодействие между въглеродният диоксид и григайта, подпомагайки за осъзнаването на видяното експериментите. Нужната компютърна мощност и програмна експертиза, за точното стимулиране на поведението на индивидуалните молекули по този начин, стана достъпно през последното десетилетие.
“Открихме, че повърхностите и кристалните структури в тези комини действат като катализатори, подпомагайки химичните промени в материята, която се намира върху тях. Държанието им много наподобява това на ензимите в живите организми, разбивайки връзките между въглерода и кислорода. Това им позволява да се комбинират с вода за направата на мравчена киселина, оцетна киселина, метанол и пирогроздена киселина. Щом имаме прости химикали, базирани на въглерод, като тези, това отваря вратата към по-сложна, базирана на въглерод химия.”, казва Нейтън Холингсуърт, съавтор на проучването.
Теории за произхода на живота предполагат, че все повече усложняващата се химия, базирана на въгерод, довела до саморепликацията на молекулите и, в последствие, до появата на първите клетъчни форми на живот. Това проучване показва, как една от първите стъпки в съществуването ни се е случила. Това е доказателство, че простите органични молекули могат да бъдат синтезирани в природата, без присъствието на живи организми. Също така потвърждава, че хидротермалните комини са вероятно място, където поне част от тези процеси са протекли.
Проучването също така може да има практическо приложение, тъй като ни снабдява с метод за създаване на химикали, базирани на въглерод, от въглероден диоксид, без нужда от екстремни температури и налягане. В дългосрочен план, това може да замени нефта като съставен материал за продукти като пластмасата, тор и горива.
Проучването показва, макар и в малки количества, че такива продукти, които в момента биват създавани от необновяеми сурови материали, могат да бъдат създавани по начини, по-благоприятни за околнота среда. Ако процесите могат да бъдат усвоени и реализирани в търговски размери, не само ще спестим нефт, но ще бъде използван и ненужния въглероден диоксид (парников газ), като суров материал.
Източник: Лондонски университетски колеж
