2月 22, 2024

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生命の起源を解明 – 科学者たちは古代の噴出孔で「重要な有機分子」を発見

生命の起源を解明 – 科学者たちは古代の噴出孔で「重要な有機分子」を発見

ニューカッスル大学の研究者らは、古代の熱水噴出孔の状況をシミュレーションすることで、地球上の生命の起源の理解に大きな進歩をもたらしました。 これにより、重要な有機分子が生成され、おそらく最古の細胞膜が形成されたと考えられます。 彼らの発見は、生命の初期進化を理解する上で重要であり、太陽系の氷の月の表面の下で生命が発生する可能性があることを示唆しています。

ニューカッスル大学の科学者らは、英国自然環境研究評議会の支援を受けて、35億年以上前の地球上での生命誕生の謎を解明した。

彼らは、不活性な地質物質が最初の生命システムに変化することを調査しました。 彼らの実験では、中程度の熱水噴出孔と同様の条件下で、水素、重炭酸塩、鉄が豊富な磁鉄鉱を組み合わせました。 このプロセスにより、最大 18 個の炭素原子を含む脂肪酸を含むさまざまな有機分子が生成されました。

雑誌に掲載されました 地球と環境のコミュニケーション彼らの発見は、生命を生み出すために必要な重要な分子の一部がどのようにして無機化学物質から作られているのかを明らかにする可能性があり、これは数十億年前に地球上で生命がどのように形成されたのかという重要な段階を理解するために不可欠である。 彼らの結果は、古代の細胞膜を構成する有機分子のもっともらしい起源を提供する可能性があり、それらは原始地球上の初期の生化学的プロセスによって選択的に選択された可能性がある。

人生の初期段階における脂肪酸

脂肪酸は、水を引きつけたりはじいたりする領域を含む長い有機分子で、自然に水中に細胞様の区画を自発的に形成します。最初の細胞膜を作ったのはこの種の分子である可能性があります。 しかし、その重要性にもかかわらず、人生の初期段階におけるこれらの脂肪酸の供給源は明らかではありませんでした。 一つの考えとしては、水中噴出孔から出てくる熱水と水素を豊富に含む流体が二酸化炭素を含む海水と混合する熱水噴出孔で形成された可能性があるというものです。2

このグループは、地球の初期の海洋で見られる化学環境の重要な側面と、特定のタイプの熱水噴出孔からの熱アルカリ水の混合を実験室で再現しました。 彼らは、初期の地球に存在していた鉄ベースの鉱物の存在下で、水素が豊富な高温の液体と二酸化炭素が豊富な水とを混合すると、原始的な細胞膜を形成するのに必要な種類の分子が生成されることを発見した。

筆頭著者のグラハム・パーヴィス博士はニューカッスル大学でこの研究を実施し、現在はダラム大学の博士研究員である。

「細胞区画は生命の起源の中心要素であり、内部化学物質を外部環境から隔離するために不可欠です。これらの区画は、化学物質を濃縮し、エネルギー生産を促進することによって生命維持反応を促進するのに役立ち、おそらく次のように機能しました。」人生の最初の瞬間に。

この結果は、アルカリ性熱水噴出孔からの水素が豊富な流体と鉄系鉱物上の重炭酸塩が豊富な水との親和性が、生命の始まりに初期細胞の原始膜を沈殿させた可能性があることを示唆している。 このプロセスによりさまざまな種類の膜が生成された可能性があり、その一部は生命が誕生したときに生命のゆりかごとして機能したと考えられます。 さらに、この変化プロセスは、隕石の元素組成に含まれる特定の酸の形成に寄与した可能性があります。

自然環境科学部の生物地球化学のリーダーである主任研究者のジョン・ティリング博士は、次のように付け加えました。

「私たちは、この研究が地球上で生命がどのように誕生したかについての最初のステップを提供する可能性があると信じています。私たちの研究室では現在、2番目の重要なステップ、つまり最初は金属表面に「くっついていた」有機分子がどのようにして自由に形成できるのかを解明するために研究を続けています。最初の細胞生命を形成した最初の「原細胞」の可能性。

興味深いことに、研究者らはまた、太陽系の氷の衛星の表面下の海洋では膜形成反応が今も起こっていることも指摘している。 これは、これらの遠い世界で別の生命の起源が存在する可能性を高めます。

参考文献:「古代アルカリ熱水噴出孔における重炭酸水素還元による長鎖脂肪酸の生成」Graham Purvis、Lydia Schiller、Archie Crosky、著 木星 ヴィンセント、コリン・ウェルズ、ジェイク・シュリーブ、シジョ・ザビエル、ジョン・ティリング、2024年1月10日、 地球と環境のコミュニケーション
土井: 10.1038/s43247-023-01196-4

この研究は自然環境研究評議会の資金提供を受けた。

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