Суббота 26 апреля 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
Древняя ДНК ставит под сомнение библейские предположения о финикийцах Древняя ДНК ставит под сомнение библейские предположения о финикийцах Финикийцы славятся не только своей морской доблестью и изобретением алфавита, который дал начало буквам на этой странице. Ученые долгое время предполагали, что они произошли от хананеев, упомянутых в Библии. Но…
JSS: неолитическая революция могла быть вызвана массовыми пожарами  JSS: неолитическая революция могла быть вызвана массовыми пожарами  Новое исследование Еврейского университета в Иерусалиме предлагает основанное на фактических данных объяснение одного из самых значимых поворотных моментов в истории человечества: неолитической революции, связанной с мировым триумфом сельского хозяйства. Согласно…
Ученые нашли способ «татуировать» тихоходок Ученые нашли способ «татуировать» тихоходок Эти неуклюжие восьминогие существа, прозванные водяными медведями, имеют длину около половины миллиметра и могут выжить практически в любых условиях: при низких температурах, при почти полном голодании, при высоком давлении, при…
Интернет и СМИ
Главное за сутки
МО: за ночь над регионами России уничтожили 79 украинских беспилотников  МО: за ночь над регионами России уничтожили 79 украинских беспилотников  Средства ПВО за ночь уничтожили и перехватили 79 украинских беспилотников самолетного типа над регионами России. Об этом сообщили в Минобороны РФ. "За период с 20:10 мск 24 апреля по 06:00…
Четырем участникам вторжения ВСУ в Курскую область дали сроки от 15,5 года до 16 лет Четырем участникам вторжения ВСУ в Курскую область дали сроки от 15,5 года до 16 лет Второй Западный окружной военный суд приговорил к лишению свободы на сроки от 15,5 года до 16 лет четверых участников вторжения Вооруженных сил Украины (ВСУ) в Курскую область - трех солдат…
ФСБ: в Сочи задержали гражданина Румынии за сбор данных о дислокации ПВО ФСБ: в Сочи задержали гражданина Румынии за сбор данных о дислокации ПВО Сотрудники ФСБ задержали в Сочи гражданина Румынии 2002 года рождения за сбор данных о местах дислокации объектов противовоздушной обороны (ПВО) для спецслужб Украины. Об этом сообщили в Центре общественных связей…
Тема дня
Зеленский публично сделал выбор между разумом и самим собой Зеленский публично сделал выбор между разумом и самим собой

Для Зеленского с его комплексами крайне важно представляться глобальным лидером, задающим повестку. ...

Фото
Почти четверть всех лунных выбросов в конечном итоге попадает на Землю Почти четверть всех лунных выбросов в конечном итоге попадает на Землю

Поверхность Луны покрыта ударными кратерами, от микроскопических ямок до огромных бассейнов диаметро...

Опрос

Вы ожидаете в 2025 году прекращения огня в зоне СВО?

 

Анекдот дня

Сначала ты коверкаешь слова ради смеха, а потом не знаешь, как они пишутся.

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.

КАК ЗАРАБОТАТЬ НА ИИ ЕСЛИ ТЫ НЕ ПРОГРАММИСТ?
ПРОФЕССИИ, КОТОРЫЕ ВЫМРУТ ЧЕРЕЗ 5 ЛЕТ И ЧТО С ЭТИМ ДЕЛАТЬ?
Интересные материалы
Мы на одноклассниках
 

 

МЫ ВКОНТАКТЕ

Свидетельство о регистрации СМИ Эл № ФС77-83392 от 07.06.2022, выдано Федеральной службой по надзору в сфере связи,

информационных технологий и массовых коммуникаций. 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)".