뉴캐슬 대학의 연구원들은 고대 열수 분출구의 조건을 시뮬레이션함으로써 지구상 생명체의 기원을 이해하는 데 상당한 진전을 이루었습니다. 이로 인해 주요 유기 분자가 생성되었으며, 아마도 가장 오래된 세포막을 형성했을 것입니다. 생명의 초기 진화를 이해하는 데 중요한 그들의 발견은 우리 태양계의 얼음 달 표면 아래에서 생명이 발생할 수 있음을 시사합니다.
영국 자연환경연구위원회(Natural Environment Research Council)의 지원을 받아 뉴캐슬대학교 과학자들은 35억년 전 지구상 생명체 출현의 미스터리를 탐구했습니다.
그들은 불활성 지질 물질이 최초의 생명체로 변하는 과정을 탐구했습니다. 그들의 실험에는 적당한 열수 분출구와 유사한 조건에서 수소, 중탄산염 및 철이 풍부한 자철석을 결합하는 것이 포함되었습니다. 이 과정을 통해 최대 18개의 탄소 원자를 포함하는 지방산을 포함한 다양한 유기 분자가 생성되었습니다.
잡지에 게재됨 지구 및 환경 커뮤니케이션그들의 발견은 생명체를 생성하는 데 필요한 주요 분자 중 일부가 무기 화학물질로 어떻게 만들어졌는지를 밝힐 것입니다. 이는 수십억 년 전에 지구에서 생명체가 어떻게 형성되었는지에 대한 핵심 단계를 이해하는 데 필수적입니다. 그들의 결과는 원시 지구의 초기 생화학적 과정에 의해 선택적으로 선택되었을 수 있는 고대 세포막을 구성하는 유기 분자에 대한 그럴듯한 기원을 제공할 수 있습니다.
인생 초기의 지방산
지방산은 자연적으로 물 속에서 세포와 같은 구획을 형성하는 물을 끌어당기고 밀어내는 영역을 포함하는 긴 유기 분자이며, 이러한 유형의 분자가 최초의 세포막을 만들 수 있었습니다. 그러나 그 중요성에도 불구하고, 삶의 초기 단계에서 이러한 지방산의 공급원은 확실하지 않습니다. 한 가지 아이디어는 수중 통풍구에서 나오는 뜨거운 물과 수소가 풍부한 유체가 이산화탄소를 함유한 바닷물과 섞이는 열수 통풍구에서 형성되었을 수 있다는 것입니다.2.
이 그룹은 지구의 초기 해양에서 발견된 화학적 환경의 중요한 측면과 실험실의 특정 유형의 열수 분출구에서 나오는 뜨거운 알칼리성 물의 혼합을 재현했습니다. 그들은 초기 지구에 존재했던 철 기반 광물이 있는 상태에서 수소가 풍부한 뜨거운 액체가 이산화탄소가 풍부한 물과 혼합될 때 원시 세포막을 형성하는 데 필요한 분자 유형이 생성된다는 사실을 발견했습니다.
수석 저자인 Graham Purvis 박사는 Newcastle University에서 연구를 수행했으며 현재 Durham University에서 박사후 연구원으로 재직하고 있습니다.
그는 “세포 구획은 생명 기원의 중심 요소이며 내부 화학을 외부 환경과 분리하는 데 필수적입니다. 이러한 구획은 화학 물질을 농축하고 에너지 생산을 촉진함으로써 생명 유지 반응을 촉진하는 데 중요한 역할을 했으며 아마도 다음과 같은 역할을 했을 것입니다. 모퉁잇돌로 삼으라.” 인생의 첫 순간에.
결과는 철 기반 광물에 대한 중탄산염이 풍부한 물과 알칼리 열수 분출구의 수소가 풍부한 유체의 친화력이 생명 초기에 초기 세포의 원시 막을 침전시킬 수 있음을 시사합니다. 이 과정을 통해 다양한 유형의 막이 생성되었을 수 있으며, 그 중 일부는 생명이 처음 시작되었을 때 생명의 요람 역할을 했을 가능성이 높습니다. 더욱이, 이러한 변형 과정은 운석의 원소 구성에서 발견되는 특정 산의 형성에 기여했을 수도 있습니다.
자연환경과학부의 생지화학 독자이자 수석 연구원인 John Tilling 박사는 다음과 같이 덧붙였습니다.
“우리는 이 연구가 지구에서 생명체가 어떻게 발생했는지에 대한 첫 번째 단계를 제공할 수 있다고 믿습니다. 우리 실험실의 연구는 이제 두 번째 핵심 단계, 즉 처음에 금속 표면에 '붙어 있던' 유기 분자가 어떻게 떨어져서 자유롭게 형성될 수 있는지를 결정하는 데 계속해서 노력하고 있습니다. 구형 막으로 둘러싸인 세포와 같은 방.” 최초의 세포 생명체를 형성한 최초의 가능한 “원세포”입니다.
흥미롭게도 연구원들은 오늘날 우리 태양계의 얼음 달 표면 아래 바다에서 막 형성 반응이 여전히 발생하고 있음을 지적합니다. 이는 먼 세계에서 대체 생명체가 탄생할 가능성을 높입니다.
참고 자료: Graham Purvis, Lydia Schiller, Archie Crosky의 “고대 알칼리성 열수 분출구에서 중탄산수소 환원에 의한 장쇄 지방산의 생성”, 목성 Vincent, Corinne Wells, Jake Shreve, Sijo Xavier 및 John Tilling, 2024년 1월 10일, 지구 및 환경 커뮤니케이션.
도이: 10.1038/s43247-023-01196-4
이 연구는 자연환경연구협의회(Natural Environment Research Council)의 자금 지원을 받았습니다.
“경순은 통찰력 있고 사악한 사상가로, 다양한 음악 장르에 깊은 지식을 가지고 있습니다. 힙스터 문화와 자연스럽게 어우러지는 그의 스타일은 독특합니다. 그는 베이컨을 좋아하며, 인터넷 세계에서도 활발한 활동을 보여줍니다. 그의 내성적인 성격은 그의 글에서도 잘 드러납니다.”