Το 1953, ο Αμερικανός χημικός Stanley Miller είχε πετύχει σε πείραμα να μεταδώσει ηλεκτρισμό σε ένα μίγμα φυσικού αερίου και νερού για την προσομοίωση της αστραπής και της ατμόσφαιρα της Γης σε πρώϊμη φάση της. Το επαναστατικό πείραμα, το οποίο απέδωσε "μια κούπα" αμινοξέων-προσέφερε ένα απλό δυναμικό σενάριο για την προέλευση των δομικών στοιχείων της ζωής. Το έργο του Miller γέννησε τη σύγχρονη έρευνα σχετικά με την προ-βιοτική χημεία και την προέλευση της ζωής.
Τα τελευταία 60 χρόνια, οι επιστήμονες έχουν ερευνήσει πολλές πιθανές πηγές ενέργειας για το σχηματισμό των δομικών στοιχείων της ζωής, συμπεριλαμβανομένης του υπεριώδους φωτός, των μετεωριτών, και θαλασσίους υδροθερμικούς αεραγωγούς. Τώρα. για πρώτη φορά, οι ερευνητές έχουν αναπαράξει τα αποτελέσματα του πειράματος Miller-Urey σε μια προσομοίωση υπολογιστή, δίδοντας νέα όψη στην επίδραση του ηλεκτρικού ρεύματος στο σχηματισμό των δομικών στοιχείων της ζωής στο κβαντικό επίπεδο.
Στη νέα αυτή μελέτη, ο Antonino Marco Saitta, από το Πανεπιστήμιο Πιέρ και Μαρίας Κιουρί της Σορβόννης, στο Παρίσι, αυτός και οι συνεργάτες του ήθελαν να επανεξετάσουν το αποτέλεσμα του Miller με τα ηλεκτρικά πεδία, αλλά από μια κβαντική οπτική.Ο Saitta και ο συνεργάτης του Franz Saija, εφάρμοσαν πρόσφατα ένα νέο κβαντικό μοντέλο για να μελετήσουν τις επιπτώσεις των ηλεκτρικών πεδίων στο νερό, το οποίο δεν είχε γίνει ποτέ πριν, κάτι που το δημοσίευσαν σε μελέτη τους. Μετά σε ένα ντοκιμαντέρ για το έργο του Miller, αναρωτήθηκαν αν η κβαντική προσέγγιση θα μπορούσε να λειτουργήσει για το περίφημο πείραμα του σπινθήρα εκκένωσης.
Η μέθοδος θα επιτρέψει επίσης να ακολουθήσουν τα μεμονωμένα άτομα και τα μόρια μέσα στο χώρο και το χρόνο και ίσως δώσουν νέα αντίληψη για το ρόλο της ηλεκτρικής ενέργειας στη δουλειά του Miller.
«Το πνεύμα της εργασίας μας ήταν να δείξουμε ότι το ηλεκτρικό πεδίο είναι μέρος της," είπε ο Σaitta, «χωρίς να περιλαμβάνει απαραιτήτως αστραπή ή σπίθα."
Όπως και στο αρχικό πείραμα, Saitta και Saija υποβάλλουν ένα μίγμα μορίων που περιέχουν άνθρακα, άζωτο, οξυγόνο και άτομα υδρογόνου σε ένα ηλεκτρικό πεδίο. Όπως ήταν αναμενόμενο, η προσομοίωση έδωσε γλυκίνη, ένα αμινοξύ το οποίο είναι ένα από τα απλούστερα δομικά στοιχεία για τις πρωτεΐνες, και ένα από τα πιο άφθονα προϊόντα στο αρχικό πείραμα του Miller.
Αλλά η προσέγγιση τους απέδωσε επίσης μερικά απροσδόκητα αποτελέσματα. Ειδικότερα, το μοντέλο τους πρότεινε ότι ο σχηματισμός των αμινοξέων στο σενάριο Miller θα μπορούσε να συμβεί μέσω μιας περισσότερο πολύπλοκης χημικής οδού από ό, τι εθεωρείτο μέχρι σήμερα.
Αλλά η προσομοίωση τους έδειξε ότι όταν υποβάλλεται σε ένα ηλεκτρικό πεδίο, η αντίδραση ευνοείται ένα διαφορετικό ενδιάμεσο, το φορμαμίδιο μόριο.
Αποδεικνύεται,ότι το φορμαμίδιο μπορούσε να παίξει όχι μόνο έναν κρίσιμο ρόλο στο σχηματισμό των δομικών στοιχείων της ζωής πάνω στη Γη, αλλά και αλλού.
"Δεν περιμέναμε κάτι τέτοιο," δήλωσε ο Saitta. "Έχουμε μάθει μόνο μετά το γεγονός, με την επανεξέταση της επιστημονικής βιβλιογραφίας, ότι αυτό είναι ένα σημαντικό στοιχείο στην προβιοτική χημεία."
Για παράδειγμα, το φορμαμίδιο έχει πρόσφατα αποδειχθεί ότι είναι ένα βασικό συστατικό στην παρασκευή μερικών από τα δομικά στοιχεία του RNA, κυρίως της γουανίνης, υπό την παρουσία υπεριώδους φωτός.
Η Φορμαμίδη έχει επίσης παρατηρηθεί στο χώρο-κυρίως σε έναν κομήτη και σε ένα ηλιακό τύπου αστέρι Α. Προηγούμενες έρευνες έχουν επίσης δείξει ότι φορμαμίδιο μπορεί να σχηματιστεί όταν κομήτες ή αστεροειδείς περνούν κοντά στη Γη.
"Η δυνατότητα των αμινοξέων με φορμαλδεΰδη σαν ενδιάμεσο είναι ένα μυθιστόρημα και κερδίζει συνεχώς έδαφος, ιδιαίτερα σε εξωγήινα περιβάλλοντα», γράφουν οι συγγραφείς. "Η παρουσία του φορμαμιδίου μπορεί να είναι ένα από τα πιο αποκαλυπτικά δακτυλικά αποτυπώματα των αβιοτικών επίγειων και εξωγήινων αμινοξέων."
Ωστόσο, Jeff Bada, ο οποίος ήταν ένας μεταπτυχιακός φοιτητής του Miller το 1960 και πέρασε την καριέρα του δουλεύοντας για την προέλευση της ζωής, παραμένει δύσπιστος για τα αποτελέσματά τους και την θεωρητική προσέγγιση. "Το μοντέλο τους μπορεί να μην ουσιαστικά αντιπροσωπευτικό στό'τι συμβαίνει», λέει. «Ξέρουμε ότι υπάρχει πολλή φορμαλδεΰδη στο πείραμα εκκένωσης σπινθήρα. Δεν νομίζω ότι η αντίδραση του φορμαμιδίου θα είναι σημαντική σε σύγκριση με την παραδοσιακή αντίδραση. "
Αλλά ο Saitta επισημαίνει ότι το φορμαμίδιο είναι πολύ ασταθές, γι 'αυτό δεν μπορεί να διαρκέσει αρκετά μεγάλο χρονικό διάστημα που πρέπει να τηρούνται τα πειράματα Miller. "Στην προσομοίωση μας, το φορμαμίδιο πάντα σχηματίζεται αυθόρμητα. Και αυτό ήταν ένα είδος χοάνης, είτε θα σπάσει σε νερό και υδροκυάνιο, ή θα συνδυαστεί με άλλα μόρια και σχηματίζουν το αμινοξύ γλυκίνη. "
Μια άλλη βασική γνώση από τη μελέτη τους είναι ότι ο σχηματισμός μερικών "οικοδομικών τετραγώνων" της ζωής που μπορεί να έχει συμβεί σε ορυκτές επιφάνειες, όπου βεβαίως υπάρχουν ισχυρά φυσικά ηλεκτρικά πεδία.
«Το ηλεκτρικό πεδίο σε ορυκτές επιφάνειες μπορεί να είναι εύκολα 10 ή 20 φορές ισχυρότερο από το ένα στη μελέτη μας," δήλωσε ο Saitta. «Το πρόβλημα είναι ότι δρα μόνο σε ένα πολύ μικρό εύρος. Έτσι, για να αισθάνονται τις επιπτώσεις, τα μόρια θα πρέπει να είναι πολύ κοντά στην επιφάνεια. "
"Νομίζω ότι αυτό το έργο είναι μεγάλης σημασίας", δήλωσε ο Fransoua Guyot, γεωχημικός στο Γαλλικό Μουσείο Φυσικής Ιστορίας. "Όσον αφορά τις ορυκτές επιφάνειες, ισχυρά ηλεκτρικά πεδία υπάρχουν αναμφίβολα σε άμεση γειτνίαση τους. Και λόγω της ισχυρής τους αντιδραστικότητας των οργανικών μορίων, θα μπορούσαν να ενισχύσουν τον σχηματισμό πιο πολύπλοκων μορίων με ένα μηχανισμό διαφορετικό από τη γεωμετρική συγκέντρωση των αντιδρώντων ειδών, μηχανισμοί που προτείνονται συχνά όταν γίνεται επίκληση στις ορυκτές επιφάνειες για την επεξήγηση του σχηματισμού των πρώτων βιομορίων. "
Μία από τις κορυφαίες υποθέσεις στον τομέα της προέλευσης της ζωής δείχνει ότι σημαντικές προβιοτικές αντιδράσεις μπορεί να έχουν συμβεί σε ορυκτές επιφάνειες. Αλλά μέχρι στιγμής οι επιστήμονες δεν κατανοούν πλήρως το μηχανισμό πίσω από αυτό. "Κανείς δεν έχει πραγματικά δεί ηλεκτρικά πεδία σε ορυκτές επιφάνειες," δήλωσε ο Saitta. «Η αίσθησή μου είναι ότι υπάρχει πιθανώς κάτι για να εξερευνήσουμε εκεί."
Επιμέλεια: Ηλίας Σιατούνης Πηγή: Daily Galaxy
Δεν υπάρχουν σχόλια:
Δημοσίευση σχολίου