Вторник 21 октября 2025 года

 

Вы здесь:  Главная» Все новости» Наука» Nature: наноструктуры на дне глубокого океана намекают на происхождение жизни


Nature: наноструктуры на дне глубокого океана намекают на происхождение жизни

Среда, 25 Сентября 2024 15:04

Исследователи под руководством Рюхея Накамуры из Центра RIKEN по устойчивой ресурсной науке (CSRS) в Японии и Института наук о Земле и жизни (ELSI) Токийского технологического института обнаружили неорганические наноструктуры, окружающие глубоководные гидротермальные источники, которые поразительно похожи на молекулы, которые делают жизнь такой, какой мы ее знаем, возможной. 

 

Эти наноструктуры самоорганизуются и действуют как селективные ионные каналы, которые создают энергию, которую можно использовать в форме электричества. Опубликованные в  Nature Communications, результаты исследования влияют не только на наше понимание того, как зародилась жизнь, но и могут быть применены к промышленному сбору голубой энергии.

 

Когда морская вода просачивается глубоко в Землю через трещины в дне океана, она нагревается магмой, поднимается обратно на поверхность и высвобождается обратно в океан через трещины, называемые гидротермальными источниками. Поднимающаяся горячая вода содержит растворенные минералы, накопленные за время своего пребывания в глубине Земли, и когда она встречается с холодной океанской водой, химические реакции вытесняют минеральные ионы из воды, где они образуют твердые структуры вокруг жерла, называемые осадками.

 

Гидротермальные жерла считаются местом зарождения жизни на Земле, поскольку они обеспечивают необходимые условия: они стабильны, богаты минералами и содержат источники энергии. Большая часть жизни на Земле зависит от осмотической энергии, которая создается ионными градиентами — разницей в концентрации соли и протонов — между внутренней и внешней частью живых клеток. Исследователи RIKEN CSRS изучали гидротермальные жерла, размещенные в серпентините, поскольку этот тип жерла имеет минеральные осадки с очень сложной слоистой структурой, образованной из оксидов, гидроксидов и карбонатов металлов. 

 

«Неожиданно мы обнаружили, что осмотическое преобразование энергии, жизненно важная функция в современной растительной, животной и микробной жизни, может происходить абиотически в геологической среде», — говорит Накамура.

 

Исследователи изучали образцы, собранные с поля просачивания Синкай, расположенного в Марианской впадине Тихого океана на глубине 5743 м. Ключевым образцом был 84-сантиметровый кусок, состоящий в основном из брусита. Оптические микроскопы и сканирование с помощью рентгеновских лучей микрометрового размера показали, что кристаллы брусита были расположены в непрерывных колоннах, которые действовали как наноканалы для флюида из источника. Исследователи заметили, что поверхность осадка была электрически заряжена, и что размер и направление заряда — положительный или отрицательный — различались по поверхности. Зная, что структурированные нанопоры с переменным зарядом являются признаками осмотического преобразования энергии, они затем проверили, действительно ли осмотическое преобразование энергии происходило естественным образом в неорганической глубоководной породе.

 

Команда использовала электрод для регистрации вольт-амперной характеристики образцов. Когда образцы подвергались воздействию высоких концентраций хлорида калия, проводимость была пропорциональна концентрации соли на поверхности нанопор. Но при более низких концентрациях проводимость была постоянной, а не пропорциональной и определялась локальным электрическим зарядом поверхности осадка. Этот управляемый зарядом ионный транспорт очень похож на потенциал-зависимые ионные каналы, наблюдаемые в живых клетках, таких как нейроны.

 

Проверяя образцы с химическими градиентами, которые существуют в глубоком океане, откуда они были извлечены, исследователи смогли показать, что нанопоры действуют как селективные ионные каналы. В местах, где карбонат прилип к поверхности, нанопоры пропускали положительные ионы натрия. Однако в нанопорах с кальцием, прилипшим к поверхности, поры пропускали только отрицательные ионы хлорида.

 

«Спонтанное образование ионных каналов, обнаруженное в глубоководных гидротермальных источниках, имеет прямые последствия для происхождения жизни на Земле и за ее пределами», — говорит Накамура. «В частности, наше исследование показывает, как осмотическое преобразование энергии, жизненно важная функция в современной жизни, может происходить абиотически в геологической среде».

 

Промышленные электростанции используют градиенты солености между морской и речной водой для выработки энергии, процесс, называемый сбором голубой энергии. По словам Накамуры, понимание того, как структура нанопор спонтанно генерируется в гидротермальных источниках, может помочь инженерам разработать более совершенные синтетические методы для выработки электроэнергии путем осмотического преобразования.

 
 

 
Николаева Мария Опубликовано в Наука   Теги Новости
Читайте также
Дышите глубже: специалисты объяснили, чем полезны такие вдохи Дышите глубже: специалисты объяснили, чем полезны такие вдохи Более половины недоношенных детей страдают от респираторного дистресс-синдрома. Лёгкие у них ещё не полностью сформировались и не способны вырабатывать достаточно жидкости, снижающей поверхностное натяжение. В итоге часть альвеол схлопывается, лёгкие…
В Европе обнаружена ранее неизвестная доисторическая охотничья архитектура В Европе обнаружена ранее неизвестная доисторическая охотничья архитектура Археологи совершили потрясающее открытие, которое переосмысливает наше представление о доисторической Европе: они обнаружили монументальные каменные мегасооружения для охоты, скрытые в Адриатическом море, в Словении и Италии. Эти огромные сооружения, простирающиеся…
Научный прогноз ученых о крахе цивилизации в XXI веке был сделан в 1972 году Научный прогноз ученых о крахе цивилизации в XXI веке был сделан в 1972 году В 1972 году группой исследователей из Массачусетского технологического института была разработана статистическая модель, показавшая: погоня за экономическим ростом без учета экологических и социальных издержек, к середине XXI века приведет к …
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над Россией сбили семь украинских дронов МО: за ночь над Россией сбили семь украинских дронов Силы ПВО за ночь сбили семь украинских БПЛА над Крымом, Ульяновской, Липецкой и Брянской областями. Об этом сообщили в Минобороны России. В ведомстве уточнили, что в течение прошедшей ночи дежурные…
Гладков: в Белгородской области при атаке ВСУ на сельхозпредприятие погибли два человека Гладков: в Белгородской области при атаке ВСУ на сельхозпредприятие погибли два человека Украинский беспилотник атаковал сельхозпредприятие в селе Ясные Зори Белгородской области, два человека погибли, еще один получил осколочные ранения. Об этом сообщил губернатор региона Вячеслав Гладков в Telegram-канале. Губернатор уточнил, что…
Кружил над городом и выкатился за ВПП. Что известно о ЧП с самолетом в Пулково Кружил над городом и выкатился за ВПП. Что известно о ЧП с самолетом в Пулково Самолет авиакомпании Azerbaijan Airlines, направлявшийся в Баку, выкатился за пределы взлетно-посадочной полосы аэропорта Пулково, где он сел по техническим причинам. Из находившихся на его борту пассажиров и членов экипажа никто…
Тема дня
Как спецназ Британии воюет против России Как спецназ Британии воюет против России

«На прямое военное столкновение у Великобритании нет сил, поэтому она действует, во-первых, чужими р...

Фото
Люди, любящие фильмы ужасов, склонны проявлять определенные черты характера Люди, любящие фильмы ужасов, склонны проявлять определенные черты характера

Согласно новому исследованию, опубликованному в журнале Cureus, любимые киножанры студентов колледже...

Опрос

Как вы оцениваете риск возникновения военного конфликта в Молдавии и Приднестровье?

 

Анекдот дня

Севастополь - самый европейский из всех европейских городов. Именно здесь находятся английское, немецкое, французское, турецкое и даже итальянское кладбища, на которых покоятся те, кто когда-то усомнился в том, что Крым наш.

Еще »

Этот сайт использует файлы «cookie» с целью повышения удобства его использования. Во время посещения сайта вы соглашаетесь с тем, что мы обрабатываем ваши персональные данные с использованием сервиса «Яндекс. Метрика». Продолжая использовать сайт, вы соглашаетесь с Политикой конфиденциальности.

Интересные материалы
МЫ ВКОНТАКТЕ

Зарегистрировано Федеральной службой по надзору в сфере связи, информационных технологий и массовых коммуникаций

(Роскомнадзор). Реестровая запись от 07.06.2022 серия ЭЛ № ФС 77 – 83392. При использовании, полном или частичном

цитировании материалов planet-today.ru активная гиперссылка обязательна. Мнения и взгляды авторов не всегда совпадают с

точкой зрения редакции. На информационном ресурсе применяются рекомендательные технологии (информационные технологии

предоставления информации на основе сбора, систематизации и анализа сведений, относящихся к предпочтениям пользователей

сети "Интернет", находящихся на территории Российской Федерации)".