Предыдущая публикация
Обычный минерал, возможно, породил первые молекулы жизни
Распространённый минерал, α-оксид алюминия, в изобилии встречающийся в земной коре, возможно, сыграл решающую роль в запуске химических реакций, необходимых для зарождения жизни. Это захватывающее открытие, подробно описанное в недавнем исследовании, опубликованном в Science Advances, предполагает, что поверхности минералов могли служить естественными каркасами, позволяющими простым молекулам формироваться в более сложные структуры, необходимые для живых организмов.Адсорбция глицина на поверхностях из оксида алюминия. Автор: Ruiyu Wang
-------------------
Одна из самых неразрешимых загадок науки — как жизнь зародилась из неживых молекул. Исследователи давно знают, что аминокислоты, основные молекулы, из которых состоят белки, могли существовать на ранней Земле. Однако ключевой вопрос остаётся открытым: как эти простые молекулы соединялись друг с другом, преодолевая барьеры в окружающей среде, чтобы образовывать длинные цепочки, необходимые для жизни?
Используя самые современные методы моделирования молекулярной динамики, я получил поразительные результаты, которые позволили понять, как поверхности оксида алюминия значительно ускоряют формирование аминокислотных цепочек. Моё моделирование показало, что поверхность оксида алюминия действует как микроскопический шаблон, притягивая молекулы глицина из окружающей среды и организуя их в упорядоченные цепочки.
Примечательно, что этот процесс организации, управляемый минералами, увеличил вероятность того, что аминокислоты образуют связанные цепочки из 10 или более молекул, более чем в 100 000 раз по сравнению со сценариями, в которых аминокислоты свободно плавают в воде.
Важно отметить, что минеральная поверхность не только выравнивает молекулы глицина, но и концентрирует их, создавая область высокой плотности на границе раздела между минералом и водой. Такая высокая локальная плотность аминокислот значительно повышает вероятность химических взаимодействий, создавая идеальные условия для полимеризации — процесса образования более длинных цепочек из отдельных звеньев.
Я также исследовал интригующую роль воды в этом процессе, которую обычно упускают из виду в других работах. Как правило, молекулы воды окружают аминокислоты, и для сборки молекул глицина требуется удаление воды из их гидратных оболочек. Дальнейший анализ показал, что атомная структура минерала напрямую влияет на расположение и ориентацию молекул глицина.
Молекулы глицина преимущественно прикреплялись к определённым участкам на поверхности оксида алюминия, выстраиваясь в соответствии с его атомной решёткой. Такое упорядоченное расположение не только увеличивало количество взаимодействий между аминокислотами, но и повышало их стабильность и долговечность.
-------------------
Одна из самых неразрешимых загадок науки — как жизнь зародилась из неживых молекул. Исследователи давно знают, что аминокислоты, основные молекулы, из которых состоят белки, могли существовать на ранней Земле. Однако ключевой вопрос остаётся открытым: как эти простые молекулы соединялись друг с другом, преодолевая барьеры в окружающей среде, чтобы образовывать длинные цепочки, необходимые для жизни?
Используя самые современные методы моделирования молекулярной динамики, я получил поразительные результаты, которые позволили понять, как поверхности оксида алюминия значительно ускоряют формирование аминокислотных цепочек. Моё моделирование показало, что поверхность оксида алюминия действует как микроскопический шаблон, притягивая молекулы глицина из окружающей среды и организуя их в упорядоченные цепочки.
Примечательно, что этот процесс организации, управляемый минералами, увеличил вероятность того, что аминокислоты образуют связанные цепочки из 10 или более молекул, более чем в 100 000 раз по сравнению со сценариями, в которых аминокислоты свободно плавают в воде.
Важно отметить, что минеральная поверхность не только выравнивает молекулы глицина, но и концентрирует их, создавая область высокой плотности на границе раздела между минералом и водой. Такая высокая локальная плотность аминокислот значительно повышает вероятность химических взаимодействий, создавая идеальные условия для полимеризации — процесса образования более длинных цепочек из отдельных звеньев.
Я также исследовал интригующую роль воды в этом процессе, которую обычно упускают из виду в других работах. Как правило, молекулы воды окружают аминокислоты, и для сборки молекул глицина требуется удаление воды из их гидратных оболочек. Дальнейший анализ показал, что атомная структура минерала напрямую влияет на расположение и ориентацию молекул глицина.
Молекулы глицина преимущественно прикреплялись к определённым участкам на поверхности оксида алюминия, выстраиваясь в соответствии с его атомной решёткой. Такое упорядоченное расположение не только увеличивало количество взаимодействий между аминокислотами, но и повышало их стабильность и долговечность.
Снимки структуры адсорбированных молекул глицина на поверхности оксида алюминия.
Показаны только поверхностные атомы кислорода (фиолетовым цветом). Синие линии обозначают границы области моделирования. (A — C) Изолированный, линейный и кластерный рисунок соответственно.
--------------
Эти открытия дают важнейшее представление о возможных химических процессах, с помощью которых могла зародиться жизнь. Понимание того, как простые молекулы могли образовывать всё более сложные структуры, помогает учёным реконструировать процессы, которые могли происходить миллиарды лет назад на молодой Земле.
Помимо изучения происхождения жизни, это исследование может иметь применение в наши дни. Вдохновившись наблюдаемыми природными процессами, учёные могут разработать новые биомиметические материалы — материалы, имитирующие биологические процессы, — для использования в таких областях, как медицина, биотехнология и экология. Например, разработка поверхностей, имитирующих молекулярное строение оксида алюминия, может привести к созданию продвинутых материалов для катализа, доставки лекарств или даже искусственных систем жизнеобеспечения.
Изучая эти фундаментальные взаимодействия на поверхности минералов, мы не только приближаемся к ответу на вопрос о том, как зародилась жизнь на нашей планете, но и открываем бесчисленные возможности для разработки новых технологий.
Это новаторское исследование подчёркивает, что минералы Земли, вероятно, сыграли более активную роль в зарождении жизни, чем предполагалось ранее, выступая в качестве катализатора и шаблона для самых ранних биохимических процессов. По мере того, как учёные продолжают изучать эти древние молекулярные взаимодействия, каждое открытие приближает нас к разгадке глубокой тайны происхождения жизни как на Земле, так и, возможно, на других планетах.
Эта статья является частью Science X Dialog, где исследователи могут публиковать результаты своих научных работ. Посетите эту страницу, чтобы узнать о Science X Dialog и о том, как в нём участвовать.
https://sciencex.com/help/dialog/
#жизнь
Показаны только поверхностные атомы кислорода (фиолетовым цветом). Синие линии обозначают границы области моделирования. (A — C) Изолированный, линейный и кластерный рисунок соответственно.
--------------
Эти открытия дают важнейшее представление о возможных химических процессах, с помощью которых могла зародиться жизнь. Понимание того, как простые молекулы могли образовывать всё более сложные структуры, помогает учёным реконструировать процессы, которые могли происходить миллиарды лет назад на молодой Земле.
Помимо изучения происхождения жизни, это исследование может иметь применение в наши дни. Вдохновившись наблюдаемыми природными процессами, учёные могут разработать новые биомиметические материалы — материалы, имитирующие биологические процессы, — для использования в таких областях, как медицина, биотехнология и экология. Например, разработка поверхностей, имитирующих молекулярное строение оксида алюминия, может привести к созданию продвинутых материалов для катализа, доставки лекарств или даже искусственных систем жизнеобеспечения.
Изучая эти фундаментальные взаимодействия на поверхности минералов, мы не только приближаемся к ответу на вопрос о том, как зародилась жизнь на нашей планете, но и открываем бесчисленные возможности для разработки новых технологий.
Это новаторское исследование подчёркивает, что минералы Земли, вероятно, сыграли более активную роль в зарождении жизни, чем предполагалось ранее, выступая в качестве катализатора и шаблона для самых ранних биохимических процессов. По мере того, как учёные продолжают изучать эти древние молекулярные взаимодействия, каждое открытие приближает нас к разгадке глубокой тайны происхождения жизни как на Земле, так и, возможно, на других планетах.
Эта статья является частью Science X Dialog, где исследователи могут публиковать результаты своих научных работ. Посетите эту страницу, чтобы узнать о Science X Dialog и о том, как в нём участвовать.
https://sciencex.com/help/dialog/
#жизнь
Следующая публикация
Нет комментариев