Вторник 13 января 2026 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
В Греции обнаружена герметично запечатанная гробница с ложной дверью  В Греции обнаружена герметично запечатанная гробница с ложной дверью  Экстренное вмешательство на южном берегу ручья Рафина привело к открытию, имеющему первостепенное значение для понимания сложных погребальных обрядов и социальной организации самых ранних общин бронзового века в Аттике, Греция. Раскопки,…
Ученые нанесли на карту 16 рек на Марсе, текущих вопреки геологическим законам Ученые нанесли на карту 16 рек на Марсе, текущих вопреки геологическим законам На Марсе отсутствуют тектонические процессы, которые приводят в движение речные системы Земли, однако когда-то там существовали огромные водные потоки. Уже давно известно, что Марс когда-то был влажным миром. Но всегда…
Предложен способ омоложения яйцеклеток у женщин старшего возраста Предложен способ омоложения яйцеклеток у женщин старшего возраста Британскими учеными разработан новый метод омоложения яйцеклеток, призванный помочь в зачатии женщинам старшего возраста. Как напоминает публикация в The Guardian, с возрастом качество женских яйцеклеток уменьшается на фоне ослабления связей…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: пострадавшие в Ельце и повреждения в Таганроге. Последствия атаки БПЛА МО: пострадавшие в Ельце и повреждения в Таганроге. Последствия атаки БПЛА Силы ПВО за ночь сбили 11 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Два человека пострадали в результате атак БПЛА на Елец в Липецкой области. В Таганроге получили…
Трагедия в новокузнецком роддоме. Проводится проверка после смерти девяти младенцев Трагедия в новокузнецком роддоме. Проводится проверка после смерти девяти младенцев Проверки проводятся в роддоме в Новокузнецке Кемеровской области, где ранее появились сообщения о смерти младенцев. Об этом заявили журналистам в следственном управлении СК России по Кемеровской области и прокуратуре Кузбасса.…
ФСБ задержала 17-летнего жителя Мариуполя за работу на украинскую военную разведку  ФСБ задержала 17-летнего жителя Мариуполя за работу на украинскую военную разведку  Сотрудники ФСБ задержали по подозрению в госизмене 17-летнего жителя Мариуполя, собиравшего для военной разведки Украины данные о расположении воинских частей Вооруженных сил РФ. Об этом ТАСС сообщили в Центре общественных…
Тема дня
От чего зависит стойкость Кубы перед США От чего зависит стойкость Кубы перед США

Похоже, что следующей после Венесуэлы целью Соединенных Штатов становится еще одна страна Латинской ...

Фото
Выяснено, как Карфаген организовал строительство своей Великой стены в Испании Выяснено, как Карфаген организовал строительство своей Великой стены в Испании

Геоархеологическое исследование показало, что глиняные кирпичи были изготовлены в 7–8 км от этого ме...

Опрос

Присвоит ли в итоге Евросоюз замороженные российские активы?

 

Анекдот дня

- Тебе, наверное, больше сорока?

- С чего ты взял?

- Пишешь без ошибок. Чувствуется Советская школа.

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)".