Chémia horúcich prameňov môže vysvetliť pôvod života

Horúce pramene na dne oceánov možno spontánne vytvorili organické molekuly potrebné pre život. Nová štúdia ukázala, že povrch minerálnych čiastočiek vovnútri hydrotermálnych prameňov má podobné chemické vlastnosti ako enzýmy – biologické molekuly, ktoré riadia chemické reakcie živých organizmov.

Niektoré základné stavebné kamene organickej chémie boli na Zemi tvorené ešte pred vznikom života a možno hrali kľúčovú úlohu v zrode prvých organizmov. Tento objav  má tiež potenciálne praktické využitia, keďže ukazuje, že umelé hmoty a palivá by sa mohli dať syntetizovať aj z oxidu uhličitého a nielen z ropy.

Nora de Leeuw z University College London povedala, že existuje veľa dohadov tvrdiacich, že život sa začal v okolí hydrotermálnych prameňov. Vo vode je rozpusteného veľa oxidu uhličitého, ktorý mohol poskytnúť uhlík, na ktorom je chémia živých organizmov založená. V horúcej a turbulentnej vode by sa tiež našiel dostatok energie. Jej výskum ukázal, že tieto pramene majú chemické vlastnosti priaznivé pre tvorbu molekúl bežne spájaných so živými organizmami.

Tím vedcov skombinoval laboratórne experimenty spolu so simuláciami na superpočítačoch s cieľom preskúmať podmienky, za ktorých by tieto minerálne čiastočky mohli katalyzovať premenu oxidu uhličitého na organické molekuly. Experimenty zrekonštruovali podmienky hydrotermálnych prameňov v hĺbkach oceánov, kde sa horúca a do menšej miery aj alkalická voda (bohatá na rozpustený oxid uhličitý), dostáva do kontaktu s minerálom greigitom (Fe3S4), nachádzajúcim sa na vnútornom povrchu prameňov. Simulácie na superpočítači Legion patriacom University College London a superpočítači HECToR (národnom superpočítači Veľkej Británie) ponúkli vedcom detailný pohľad na interakciu medzi oxidom uhličitým a greigitom a tým im pomohli vysvetliť údaje pozorované pri experimentoch. Na tento výskum správania sa jednotlivých molekúl bol potrebný najmodernejší výpočtový výkon a programovacia expertíza, ktorými vedci ešte pred desaťročím nedisponovali.

Nathan Hollingsworth, ktorý sa tiež podieľal na štúdii, vyslovil zistenie, že povrchy a kryštalické štruktúry vo vnútri prameňov fungujú ako katalyzátory – podnecujú chemické zmeny materiálu, ktorý sa na nich usádza. Do istej miery fungujú ako enzýmy živých organizmov, keď ničia väzby medzi atómami uhlíka a kyslíka, čo týmto prvkom dovoľuje skombinovať sa s vodou a vytvoriť tak kyselinu mravčiu, kyselinu octovú, kyselinu pyrohroznovú a metanol. Z týchto jednoduchých chemikálií sa dá následne vyprodukovať zložitejšia uhlíková chémia.

Teórie o vzniku života naznačujú, že stále zložitejšia uhlíková chémia viedla k samoreplikujúcim molekulám a následne k vzniku prvých buniek. Tento výskum určil možný prvý krok danej cesty a dokázal, že jednoduché organické molekuly sú v prírode syntetizované aj bez prítomnosti živých organizmov. To potvrdilo hydrotermálne pramene ako reálny zdroj minimálne istej časti tohto procesu.

Táto štúdia by však mohla mať aj praktické využitie, keďže určila metódu, akou sa dajú z oxidu uhličitého vytvoriť chemikálie na báze uhlíku bez extrémnych teplôt alebo tlaku. To by v dlhodobom merítku mohlo nahradiť ropu ako materiál na výrobu umelých hmôt, hnojív či palív. Takáto produkcia by bola ekologickejšia a plne obnoviteľná.

Ján Kľučár
Foto pixabay
Komentáre