Вторник 10 ноября 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
Читайте также
Эксперимент с огромными атомами имитирует самый страшный способ конца Вселенной Эксперимент с огромными атомами имитирует самый страшный способ конца Вселенной Из всех возможных способов конца Вселенной, наиболее тревожным является так называемый распад ложного вакуума. В то время как другие представляют проблему далекого будущего, этот может произойти здесь и сейчас, в…
Древние вирусы оставили после себя гены, распространяющиеся спустя миллионы лет Древние вирусы оставили после себя гены, распространяющиеся спустя миллионы лет Древние вирусные гены передавались между видами дрожжей, возможно, с помощью насекомых, что раскрывает удивительный механизм эволюции. Результаты исследования были опубликованы в журнале Molecular Biology and Evolution. Гены обычно передаются по…
Китайский шелк достиг Центральной Азии еще до появления Шелкового пути Китайский шелк достиг Центральной Азии еще до появления Шелкового пути Кусок ткани, размером с ладонь, обнаруженный в могиле молодой женщины в Казахстане, предоставил важные доказательства древних связей между Китаем и Центральной Азией. Ученые, изучавшие остатки ткани — возрастом около 2400…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
Падение обломков на дом во Всеволожске и 430 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Падение обломков на дом во Всеволожске и 430 БПЛА. Последствия атак ВСУ на российские регионы Средства ПВО за ночь перехватили и уничтожили 430 украинских беспилотников над российскими регионами, сообщили в Минобороны РФ. Попадание обломков БПЛА в квартиру произошло в Киришах в Ленинградской области. Также есть…
Поражены объекты энергетики. Удары ВС РФ по объектам на Украине Поражены объекты энергетики. Удары ВС РФ по объектам на Украине Российские войска продолжают нанесение ударов по объектам на Украине, сообщили в Минобороны РФ. ТАСС собрал основное о пораженных целях. Пораженные цели По данным ведомства, в Полтавской области был поражен Глобинский…
Подготовка к переговорам России, США и Украины в Абу-Даби. Что известно Подготовка к переговорам России, США и Украины в Абу-Даби. Что известно Трехсторонние переговоры России, США и Украины по украинскому урегулированию запланированы на 10-11 ноября в Абу-Даби. ТАСС собрал основное о подготовке. Состав российской делегации Помощник президента РФ Владимир Мединский возглавит российскую…
Тема дня
Почему все войны России и Европы – экзистенциальные Почему все войны России и Европы – экзистенциальные

География и идеология сделали Россию идеальным кандидатом на роль «опасного Иного» в европейской гео...

Фото
Вулканический пепел раскрывает истинные причины извержения Вулканический пепел раскрывает истинные причины извержения

Микроскопические данные, полученные из вулканического пепла, позволяют понять, как магма распадается...

Опрос

Станет ли «операция в Алешках» началом чего-то большего?

 

Анекдот дня

Эксперт не исключил также, что существует вероятность, когда при возникновении сочетания некоторых условий могут возникнуть предпосылки для развития того или иного сценария из широкого спектра возможных. Хотя не надо огульно отбрасывать и множенство других потенциальных вариантов.

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)".