Русский
Русский
English
Статистика
Реклама

Молекула

Самые необычные теории о происхождении жизни

14.07.2020 14:10:58 | Автор: admin

Существует несколько теорий возникновения жизни на нашей планете

Жизнь на Земле зародилась более 3 миллиардов лет назад, с течением времени эволюционировав от элементарных микробов до невероятно сложных организмов. Но как жизнь на нашей планете возникла из «первобытного бульона» в нечто, настолько сложное, как Homo Sapiens? Одна из теорий предполагает «шокирующее» начало, другая идея ей противоречит, третья пугает, четвертая переворачивает все с ног на голову. Так где же правда? Давайте попробуем хотя бы немного разобраться в одном из сложнейших вопросов человечества, ответ на который ищут лучшие умы на протяжении тысячелетий.

Как появилась жизнь?

Электрические искры могут генерировать аминокислоты и сахара из атмосферы, насыщенной водой, метаном, аммиаком и водородом, как было показано в знаменитом эксперименте Миллера-Юри, опубликованном в 1953 году. Полученные результаты предполагают, что молния, возможно, помогла создать ключевые строительные блоки жизни на Земле в первые дни ее существования.

Дело в том, что сложные молекулы могут формироваться на протяжении миллионов лет. Хотя проведенные впоследствии исследования показали, что в ранней атмосфере Земли на самом деле было совсем немного водорода, ученые предположили, что вулканические облака в «первобытной» атмосфере могли содержать метан, аммиак и водород, а также были заполнены молниями.

Первые молекулы жизни также могли встретиться в глине, согласно идее, разработанной химиком-органиком Александром Грэмом Кэрнс-Смитом из университета Глазго в Шотландии, как пишет Live Science. Эти поверхности могли не только сконцентрировать органические соединения вместе, но и помочь организовать их в паттерны, как это делают наши гены. Напомним, что основная роль ДНК заключается в хранении информации о том, как должны быть устроены другие молекулы. Генетические последовательности в ДНК это, по существу, инструкции о том, как аминокислоты должны быть расположены в белках.

Молнии традиционно связывали с легендами о Зевсе, Торе, Одине и др. богах

Чтобы всегда быть в курсе последних новостей из мира современной науки и высоких технологий, подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram

Холод и молекулы ДНК

Лед, возможно, покрывал земные океаны 3 миллиарда лет назад, так как в те далекие времена яркость Солнца была в несколько раз тускнее. Исследователи полагают, что толстый слой льдамог защитить хрупкие органические соединения на морском дне от ультрафиолетового излучения и разрушения из-за ударов астероидов. Понимание происхождения жизни может включать в себя разгадку тайны образования ДНК: если для образования белков нужна ДНК, то как они могли образоваться друг без друга?

Ответом может оказаться гипотеза РНК, которая выполняет несколько функций в организмах, в том числе действуя как переключатель включения-выключения для некоторых генов. Примечательно, что РНК также способна катализировать собственное «размножение» и в целом эти макромолекулы способны и к полноценной химической эволюции. Таким образом, не исключено, что эволюционируя, первые молекулы РНК обнаружили способ синтезировать первые инструменты-белки, а затем «открыть» для себя двойную спираль ДНК идеальный носитель наследственной информации.

Подробнее об РНК и о том, может ли она является ответом на вопрос о том, как появилась жизнь, читайте в нашем материале. Вопросом остается лишь то, как РНК попала сюда. Хотя некоторые ученые считают, что молекула могла самопроизвольно возникнуть на Земле, другие отмечают, что это крайне маловероятно.

Скорее всего, сложные химические процессы и окружающая среда создали оптимальные условия для возникновения жизни на нашей планете

Вам будет интересно: Жизнь: случайное стечение обстоятельств или закон физики?

Жизнь попала на Землю из космоса

Возможно, жизнь вообще зародилась не на Земле, а была принесена сюда откуда-то из других звездных систем эта гипотеза известна как гипотеза панспермии. Панспермия гласит, что планеты регулярно обмениваются материалом между собой так, камни с Марса регулярно попадают на Землю и науке известно несколько марсианских метеоритов. Некоторые исследователи предполагают, что именно метеориты принесли на нашу планету микробы, потенциально необходимые для зарождения жизни. Некоторые исследователи пошли еще дальше и указывают на кометы из других звездных систем, например, на Оумуамуа, который, в свою очередь, может оказаться космическим айсбергом.

Однако даже если бы эта концепция была верна, вопрос о том, как зародилась жизнь на Земле неизменно перерастает в вопрос о том, как зародилась жизнь в других звездных мирах. На самом деле наш мир настолько безумен, что может оказаться одной из многочисленных реальностей, параллельных вселенных, компьютерных симуляций, голограм и всего, до чего мы пока что не можем додуматься. Согласны? Ответ будем ждать здесь!

Подробнее..

Как связаны лазеры, космос и молекулярная химия?

08.08.2021 20:19:44 | Автор: admin

Химия окружает нас повсюду, а ученые, наконец, обнаружили недостающие молекулы

Едва ли большинство из нас часто задумывается о том, какие молекулы составляют все вокруг нас и в том числе во Вселенной. Между тем, по мере того как мы удаляемся от нашей планеты, число сложных химических процессов возрастает с бешеной скоростью. Космическое пространство как и межзвездные и межгалактические области на самом деле содержит множество молекул. Вот только как именно эти молекулы образовались и как превратились в те сложные химические процессы, что мы наблюдаем сегодня по-прежнему неизвестно. Считается, что ранняя Вселенная состояла всего из нескольких видов атомов, и только в возрасте 100 000 лет водород и гелий объединились, образовав первую молекулу гидрид гелия. Однако, хотя теоретически он существовал, обнаружить его не удавалось. Дальнейшие попытки, вероятно, могли закончиться неудачей, но команда ученых из Софийского научного центра NASA исправила ситуацию, обнаружив сигнатуру недостающей молекулы в нашей собственной галактике. А результаты исследования британских ученых и вовсе поражают воображение. Но обо всем по порядку.

Сложные химические процессы

В 1997 году ученые получили Нобелевскую премию по физике за охлаждение и улавливание атомов щелочи в лазерном свете. Но молекулы более хрупкие, чем атомы: они могут вращаться и вибрировать. В ходе эксперимента молекулы газа, попав в ловушку лазерного света, столкнулись друг с другом, но некоторые просто исчезли.

Тогда ученые предположили, что потеря молекул произошла в результате реакций две молекулы столкнулись друг с другом, и вместо того, чтобы разойтись в разных направлениях, они превратились во что-то новое. Но как?

Ответ, как оказалось, скрывает в себе свет. В ходе нового исследования, результаты которого описаны в The Harvard Gazette, ученые использовали лазеры для манипулирования этим промежуточным комплексом серединой химической реакции и обнаружили, что свет вытеснил молекулы с их типичного пути реакции и привел к новому.

Исследователи раскрывают тайны Вселенной, захватывая ультрахолодные молекулы в середине химической реакции

По словам авторов работы, пара молекул, склеенных вместе в качестве промежуточного состояния, может «возбудиться» вместо того, чтобы следовать своим традиционным путем. Молекулы щелочей особенно восприимчивы из-за того, как долго они находятся в промежуточном состоянии.

В ходе исследования команда охладила две молекулы калия-рубидия чуть выше абсолютного нуля. Это позволило обнаружить то самое «недостающее звено» пространство, в котором реагенты превращаются в продукты, в течение примерно 360 наносекунд (что почти в миллион раз дольше, чем в реакциях с более высокой температурой). Наблюдение за этой трансформацией, по мнению авторов исследования, может рассказать что-то новое о том, как устроены и взаимодействуют молекулы основа всего сущего.

Это интересно: Из чего состоит все вокруг или что такое молекула?

С типичными комплексами, такими как те, которые находятся в реакции при комнатной температуре, вы бы ничего не смогли сделать, потому что они очень быстро распадаются на продукты, пишут исследователи.

Кстати, одним из наиболее интригующих свойств лазерных лучей является их способность улавливать молекулы и манипулировать ими. В физике ультрахолодных температур это метод захвата и управления атомами, наблюдения за ними в их квантовом основном состоянии или принуждения их к реакции.

Лазеры, молекулы и другие вопросы

Напомним, что определенные длины волн света (например, инфракрасный, который команда использовала для возбуждения молекул калия-рубидия) могут создавать различные пути реакции, но никто не знает, какие длины волн посылают молекулы в какие новые образования. В дальнейшем исследователи планируют изучить, как выглядит этот сложный молекулярный комплекс на различных стадиях трансформации.

Так выглядит оптический резонатор, используемый для точной настройки лазеров, которые затем улавливают и охлаждают молекулы

Чтобы исследовать его структуру, мы можем изменять частоту света и видеть, как меняется степень возбуждения, отмечают авторы новой работы. Так мы сможем выяснить, где находятся энергетические уровни этой недостающей молекулы и что это говорит о ее квантово-механической конструкции. Словом, все очень сложно.

Авторы научной работы надеются, что их исследование послужит образцом для подобных исследований в будущем. В конце концов, это пример того, как ученые могут исследовать другие низкотемпературные реакции, в которых не участвуют калий и рубидий.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира науки, технологий и удивительных открытий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного!

Эта реакция, как и многие другие химические реакции, является своего рода самостоятельной Вселенной. С каждым новым наблюдением команда раскрывает крошечную часть гигантского квантового слона. А поскольку в известной Вселенной существует бесконечное количество химических реакций, на еще очень многое предстоит узнать. Кстати, о птичках.

Недостающая молекула

Итак, вернемся к самому началу статьи в декабре 2016 года исследовательская команда NASA сконструировала новый аппарат, способный проводить химические реакции при самых низких температурах. Непредвиденным преимуществом было то, что ультрахолодные температуры настолько замедлили реакцию, что исследователи впервые в реальном времени увидели, что происходит во время химического превращения.

И хотя реакции считались слишком быстрыми для измерения, ученым удалось определить время жизни этой реакции и в процессе разгадать тайну недостающих молекул.

Учёные впервые обнаружили молекулу гидрида гелия в космосе

Важно отметить, что ранее ученым удалось успешно объединить гелий и ионный водород для создания гидрида гелия в лаборатории. Затем они предположили, что астрофизическая плазма, подобная той, что обнаружена в планетарных туманностях расширяющаяся оболочка пыли, которая была выброшена из звезды, когда у нее закончилось топливо обеспечила идеальную среду для образования гидрида гелия.

Больше по теме: Обнаружена первая молекула во Вселенной

Молодая плотная планетарная туманность NGC 7027, расположенная примерно в 3000 световых годах от Земли в созвездии Лебедя, казалась идеальным кандидатом. Однако инструмент для измерения ее сигнала был изобретен только в 2016 году. Тогда же крупнейшая в мире воздушная обсерватория SOFIA позволила ученым наблюдать NGC 7027 над мешающими слоями атмосферы Земли и четко различить неуловимую сигнатуру гидрида гелия (HeH+). Вот такая удивительная химия, физика, астрономия и наша Вселенная.

Подробнее..

Строительные блоки жизни обнаружены сразу в трех внеземных объектах

16.12.2020 20:06:04 | Автор: admin

Гипотеза о возможности переноса живых организмов или их зародышей через космическое пространство называется панспермией. Недавно ученые нашли предшественника пребиотической химии в трех метеоритах.

Как появилась жизнь на нашей планете? Могли ли строительные блоки органических молекул, недавно обнаруженные в трех разных метеоритах, попасть на Землю миллиарды лет назад? Исследователи давно предполагали, что органические соединения могут образовываться во внеземной среде, теперь же эти предположения подтвердились. В ходе недавно проведенного исследования ученые непосредственно наблюдали ключевую органическую молекулу, которая в будущем может быть использована для создания других органических молекул, включая и те, что необходимы для формирования жизни. Понимание того, как именно органические молекулы приводят к возникновению жизни является одной из величайших загадок, ответ на которую ученые ищут с незапамятных времен. Несмотря на научно-технический прогресс и внушительные достижения человечества, мы по-прежнему не знаем, как небиологический химический процесс может превратиться в биологический. Так что же могут рассказать о возникновении жизни молекулы, недавно обнаруженные в метеоритах?

Метеориты и химия жизни

Международная группа исследователей обнаружила полигетероциклическую органическую молекулу под названием гексаметилентетрамин (C6H12N4) (также известен как гексамин, аминоформ, кристалламин, метенамин, формин и уротропин) в трех углеродистых метеоритах: Мурчесонском метеорите, метеорите Мюррея и метеорите озера Тагиш. «Впервые подтвердив присутствие гексаметилентетрамина в метеоритах, наша работа подтверждает гипотезу о том, что это соединение присутствовало в астероидах, родительских телах многих метеоритов», — слова доктора Ясухиро оба из Университета Хоккайдо и его коллег приводит The Independent.

Авторы работы, опубликованной в журнале Nature Communications полагают, что присутствие этой молекулы в богатых углеродом метеоритах могло способствовать химической эволюции на первобытной стадии на Земле. Напомним, что присутствие органических молекул во внеземной среде получило широкое признание после обнаружения молекулы кислорода рядом с кометой ЧурюмоваГерасименко/67Р, а также многолетним астрономическим наблюдениям и анализу углеродистых метеоритов в лабораториях.

Химия жизни основана на органических соединениях молекулах, содержащих углерод и водород (также они могут включать кислород, азот и другие элементы). Органические молекулы обычно ассоциируются с жизнью, однако могут быть созданы и не биологическими (пробиотическими) процессами, а потому не обязательно служат индикаторами жизни.

Фрагмент метеорита Мерчисона, одного из трех богатых углеродом метеоритов, отобранных в этом исследовании.

И все же, несмотря на обширные исследования по образованию органических молекул в различных внеземных средах, таких как молекулярные облака, протосолнечные туманности и астероиды, до сих пор остается спорным вопрос о том, когда, где и как образовались эти внеземные молекулы. Как полагают японские и американские ученые, вскоре после рождения Солнечной системы многие астероиды могли нагреваться в результате столкновений или распада радиоактивных элементов.

«Если бы некоторые астероиды были достаточно теплыми и имели жидкую воду, гексаметилентетрамин мог бы разрушиться, в результате чего появились бы строительные блоки. Эти строительные блоки могли вступить в реакцию, образовав другие важные биологические молекулы, ранее обнаруженные в метеоритах, включая аминокислоты», говорится в исследовании.

Авторы работы отмечают, что некоторые типы аминокислот используются живыми организмами для создания белков, которые затем играют центральную роль как в структурах, таких как волосы, так и в химических реакциях, питающих саму жизнь. Хотя разнообразие органических соединений в метеоритах хорошо документировано, остается много вопросов о процессах, в результате которых эти соединения образовались. Несмотря на то, что ученые уже обнаружили в метеоритах целый ряд органических соединений, до сих пор неясно, как именно они способны образовываться обнаруженная молекула гексаметилентетрамин (C6H12N4) должна помочь ученым наконец дать ответ на этот вопрос.

Хотите всегда быть в курсе последних новостей из мира популярной науки и высоких технологий? Подписывайтесь на наш новостной канал в Telegram чтобы не пропустить ничего интересного.

Углеродистые хондриты

Наиболее важными метеоритами в этой области исследований являются углеродистые хондриты каменные метеориты, которые содержат высокий процент воды и органических соединений. В ходе последнего исследования ученые разработали метод, который специально извлекал гексаметилентетрамин из метеоритов с минимальными повреждениями.

Фрагмент метеорита озера Тагиш.

Им удалось выделить значительные количества гексаметилентетрамина и его производных из углеродистых хондритов (Мурчесонского метеорита, метеорита Мюррея и метеорита озера Тагиш). Они также изучили роль производных гексаметилентетрамина в образовании аминокислот в метеоритах.

«Хотя мы не смогли сделать окончательных выводов в этом исследовании, открытие гексаметилентетрамина и его производных в этих метеоритах приведет к будущим экспериментам по пониманию происхождения и химических процессов образования аминокислот и других пребиотических соединений во внеземной среде», заявили авторы научной работы. Отметим также, что заявление прозвучало как раз после того, как миссия «хаябуса2» наконец доставила внеземные «сокровища» в руки ученых. Подробнее об этом удивительном событии рассказывал мой коллега Рамис Ганиев.

Подробнее..

Категории

Последние комментарии

© 2006-2021, umnikizdes.ru