ტიტანზე პროტოცელული გარსების თვითშეკრება შეუძლებელი აღმოჩნდა

ტიტანზე პროტოცელული გარსების თვითშეკრება შეუძლებელი აღმოჩნდა
ტიტანზე პროტოცელული გარსების თვითშეკრება შეუძლებელი აღმოჩნდა
Anonim

ტიტანზე ჰიპოთეტურად არსებული მემბრანების კომპიუტერულმა სიმულაციებმა აჩვენა მათი თერმოდინამიკური არასტაბილურობა. ეს ნიშნავს, რომ ასეთი სტრუქტურების დადგენილი კინეტიკური და დინამიური სტაბილურობის გათვალისწინებითაც კი, მათი სპონტანური გარეგნობა გაქრება. თუმცა, შესაძლებელია, რომ ტიტანზე ჰიპოთეტური ცხოვრება არ საჭიროებს გარსებს, წერენ ავტორები Science Advances– ში.

დედამიწაზე ცნობილი სიცოცხლე შეიძლება არსებობდეს მხოლოდ გარსების წყალობით. როგორც წესი, რთული ცოცხალი ორგანიზმები იყენებენ ბილიპიდურ გარსებს, ანუ დახურულ ზედაპირებს, რომლებიც შედგება ცილებისა და ლიპიდების ორი ფენისგან, რომლებიც განლაგებულია ჰიდროფობიური ბოლოებით შიგნით და ჰიდროფილური ბოლოებით გარედან. ბიოლოგიურ გარსებს აქვთ მრავალი ფუნქცია, მათ შორის ნივთიერებების შერჩევითი გამტარიანობა, უჯრედშორისი ურთიერთქმედების უზრუნველყოფა, შეზღუდული მოცულობის ფარგლებში სასურველი მეტაბოლიტების მაღალი კონცენტრაციის შენარჩუნება და სხვა.

ტიტანი არის ერთ -ერთი ყველაზე პერსპექტიული ორგანო ასტრობიოლოგიის თვალსაზრისით. მიუხედავად 90 კელვინის დაბალი ზედაპირული ტემპერატურისა, ამ თანამგზავრს აქვს გაზის კონვერტი, აქვს მნიშვნელოვანი გრავიტაცია, არსებობს დიდი რაოდენობით ნივთიერებები თხევადი ფორმით და ასევე შესამჩნევი სეზონური ცვლილებები ზედაპირზე, რაც დაკავშირებულია ნალექებთან და მიმდინარე მიმოქცევაში. ნახშირწყალბადები. ასევე, ტიტანის ატმოსფეროში მზის გავლენის ქვეშ შეიძლება მოხდეს მრავალი რეაქცია, რის შედეგადაც წარმოიქმნება ნივთიერებები (მაგალითად, მოლეკულური წყალბადი, აცეტილენი და წყალბადის ციანიდი) მნიშვნელოვანი ქიმიური ენერგიით.

ოპარინის ჰიპოთეზის თანახმად, პრიმიტიული მემბრანა წარმოიშვა სრულფასოვანი ცხოვრების გაჩენამდე და უზრუნველყოფდა მის გაჩენას და განვითარებას. მსგავსი ლოგიკის დაცვით, მეცნიერებმა შესთავაზეს ტიტანზე მსგავსი სტრუქტურების დამოუკიდებელი გაჩენის შესაძლებლობა. თეორიულად იქნა ნაპოვნი შესაფერისი წარმონაქმნი - მას ერქვა აზოტოზომი (ლიპოზომის ანალოგიით, მაგრამ აზოტის მაღალი შემცველობით), ხოლო აკრილონიტრილი აღმოჩნდა შესაფერისი ვარიანტი ძირითადი ნივთიერების როლისთვის. ასეთ მემბრანებს უნდა ჰქონდეთ პოლარობა დედამიწის საპირისპიროდ (შიგნით ჰიდროფილური ნაწილი, გარედან ჰიდროფობიური ნაწილი) და იყოს კინეტიკურად სტაბილური ტიტანის პირობებში. უფრო მეტიც, აკრილონიტრილის შესამჩნევი რაოდენობა იქნა ნაპოვნი ამ თანამგზავრზე.

შვედი ქიმიკოსები, ჩალმერსის ტექნოლოგიური უნივერსიტეტის მარტინ რამის ხელმძღვანელობით, შეისწავლეს ნიტროგენოსომების სტრუქტურა თერმოდინამიკური თვალსაზრისით. ცნობილია, რომ დედამიწაზე ბიოლოგიური და აბიოტური მემბრანა და მიკელი შეიძლება დამოუკიდებლად ჩამოყალიბდეს, რადგან ისინი აღმოჩნდებიან უფრო დაბალი მთლიანი ენერგიის მქონე მდგომარეობით, ვიდრე მათი კომპონენტების ხსნარი. ავტორებმა აჩვენეს, რომ ეს არ არის აზოტოზომების შემთხვევაში: აკრილონიტრილის მოლეკულურ ყინულს აქვს დაბალი ენერგია.

მოლეკულური ყინული აღმოჩნდება მთავარი თერმოდინამიკურად სასურველი კონფიგურაციის მთავარი პრეტენდენტი, ვინაიდან მცირე პოლარული მოლეკულები ცუდად ხსნადია თხევად მეთანში (ტიტანის ტბებისა და ზღვების ძირითადი კომპონენტი) და ნებისმიერი მოლეკულის მოსალოდნელი გრუნტის მდგომარეობა უფრო რთულია ვიდრე ეთანი - ეს არის ნებისმიერ შემთხვევაში მყარი კრისტალი.

ახალ ნაშრომში ქიმიკოსებმა გამოიყენეს სიმკვრივის ფუნქციური თეორიის მიდგომა კონკრეტული ენერგიების გამოსათვლელად წინა ექსპერიმენტებში ნაპოვნი აკრილონიტრილის ყინულის ოთხი ფაზისთვის. ავტორებმა შეძლეს აზოტოზომების დინამიური სტაბილურობის დადასტურება და მათი ფარდობითი სტაბილურობის დასაბუთება - ისინი შეესაბამება პოტენციური ენერგიის ადგილობრივ მინიმუმს.ამასთან, Pna21 სტრუქტურის მოლეკულური ყინული აღმოჩნდა 8–11 კილოჯოული ერთ მოლზე უფრო ხელსაყრელი ვიდრე აზოტოზომებზე 90 კელვინის ტემპერატურაზე და თხევად მეთანში დაშლის გათვალისწინებით. ზოგადად, მკვლევარებმა აკრილონიტრილის ათასი მოლეკულისგან აზოტოზომის თვითშეკრება სტატისტიკურად შეუძლებელი უწოდეს გიბსის განაწილების საფუძველზე მატერიის მდგომარეობებზე ასეთ დაბალ ტემპერატურაზე.

თუმცა, მეცნიერებს არ სჯერათ, რომ მათი შრომა წყვეტს ტიტანის დასახლების ჰიპოთეზას. ისინი აღნიშნავენ, რომ დედამიწაზე მემბრანების ერთ -ერთი მთავარი როლი - ენტროპიის ლოკალიზებული შემცირების უზრუნველყოფა და ღირებული ხსნადი ნივთიერებების შეკავება წყლის უზარმაზარ მოცულობაში - არ არის აქტუალური ტიტანის კონტექსტში. ასეთ პირობებში ჰიპოთეტური ცხოვრების ნებისმიერი მაკრომოლეკულა და ასეთი ნაერთები დღესდღეობით აბსოლუტურად აუცილებელია სიცოცხლისათვის, იქნება მყარი ფორმით და არ ემუქრება დაშლა. ქიმიკოსები ასევე განმარტავენ, რომ ტიტანზე ჰიპოთეტური სიცოცხლე უნდა დაეყრდნოს მცირე მოლეკულების ტრანსპორტირებას, როგორიცაა წყალბადი, აცეტილენი ან წყალბადის ციანიდი და მემბრანა ხელს შეუშლის მათ გავრცელებას. ამიტომ, მათ სჯერათ (თუმცა ისინი გულწრფელად უწოდებენ ნაწარმოების მთელ ამ ნაწილს წმინდა სპეკულაციას), რომ მემბრანები საერთოდ არ არის საჭირო ტიტანზე.

მანამდე მეცნიერებმა მიაღწიეს წყლის გაყინვას -263 გრადუს ცელსიუსზე ლიპიდური გარსების გამოყენებით, უჯრედის მემბრანაში გაბურღეს მოლეკულური აპარატების გამოყენებით და დაადგინეს ორი პერიოდი მთვარის ისტორიაში, როდესაც სიცოცხლე თეორიულად არსებობდა მის ზედაპირზე.

გირჩევთ: