Oamenii de știință au refăcut un experiment care arată cum ar fi putut începe viața pe Pământ. Ei au găsit o nouă posibilitate

Este posibil ca energia electrică să fi declanșat începuturile vieții pe Pământ cu miliarde de ani în urmă, arată o nouă cercetare, scrie CNN.

Pământul are o vechime de aproximativ 4,5 miliarde de ani, iar cele mai vechi dovezi fosile directe ale vieții străvechi – stromatolitele sau organismele microscopice conservate în straturi cunoscute sub denumirea de covoare microbiene – au o vechime de aproximativ 3,5 miliarde de ani.

Cu toate acestea, unii oameni de știință bănuiesc că viața și-a avut originea chiar mai devreme, apărând din moleculele organice acumulate în corpuri primitive de apă, un amestec denumit uneori supă primordială.

Dar de unde a provenit materialul organic în primul rând? Cu zeci de ani în urmă, cercetătorii au propus că fulgerele au provocat reacții chimice în oceanele Pământului antic și au produs spontan moleculele organice.

Acum, o nouă cercetare publicată pe 14 martie în revista Science Advances sugerează că „microfulgerele” abia vizibile, generate între picăturile încărcate de ceață de apă, ar fi putut fi suficient de puternice pentru a produce aminoacizi din material anorganic.

Aminoacizii – molecule organice care se combină pentru a forma proteine – sunt cele mai de bază elemente de construcție ale vieții și ar fi reprezentat primul pas către evoluția vieții.

„Este recunoscut faptul că un catalizator energetic a fost aproape sigur necesar pentru a facilita unele dintre reacțiile de pe Pământul timpuriu care au dus la originea vieții”, a declarat astrobiologul și geobiologul dr. Amy J. Williams, profesor asociat în cadrul departamentului de geostiințe de la Universitatea din Florida.

Pentru ca acizii animici să se formeze, aceștia au nevoie de atomi de azot care se pot lega de carbon. Eliberarea atomilor din azotul gazos necesită ruperea unor legături moleculare puternice și necesită o cantitate enormă de energie, potrivit lui Williams, care nu a fost implicată în cercetare.

„Fulgerul sau, în acest caz, microfulgerul, are energia de a rupe legăturile moleculare și, prin urmare, de a facilita generarea de noi molecule care sunt esențiale pentru originea vieții pe Pământ”, a declarat Williams pentru CNN într-un e-mail.

Ceață și microlumină

Pentru a recrea un scenariu care ar fi putut produce primele molecule organice ale Pământului, cercetătorii s-au bazat pe experimente din 1953, când chimiștii americani Stanley Miller și Harold Urey au preparat un amestec de gaze care imita atmosfera Pământului antic. Miller și Urey au combinat amoniac (NH3), metan (CH4), hidrogen (H2) și apă, au închis „atmosfera” lor într-o sferă de sticlă și au electrocutat-o, producând aminoacizi simpli conținând carbon și azot. Experimentul Miller-Urey, așa cum este cunoscut în prezent, a susținut teoria științifică a abiogenezei: că viața ar putea apărea din molecule fără viață.

Pentru noul studiu, oamenii de știință au revizitat experimentele din 1953, dar și-au îndreptat atenția către activitatea electrică la o scară mai mică, a declarat autorul principal al studiului, dr. Richard Zare, profesor de științe naturale Marguerite Blake Wilbur și profesor de chimie la Universitatea Stanford din California.

Zare și colegii săi au analizat schimbul de electricitate dintre picăturile de apă încărcate care măsoară între un micron și 20 de microni în diametru. (Lățimea unui fir de păr uman este de 100 microni).

„Picăturile mari sunt încărcate pozitiv. Picăturile mici sunt încărcate negativ”, a declarat Zare pentru CNN. „Atunci când picăturile care au sarcini opuse sunt apropiate, electronii pot sări de la picătura încărcată negativ la picătura încărcată pozitiv”.

Cercetătorii au amestecat amoniac, dioxid de carbon, metan și azot într-un bulb de sticlă, apoi au pulverizat gazele cu ceață de apă, folosind o cameră de mare viteză pentru a surprinde sclipiri slabe de microlumini în vapori. Când au examinat conținutul becului, au găsit molecule organice cu legături carbon-azot. Acestea includeau aminoacidul glicină și uracilul, o bază nucleotidică din ARN.

„Nu am descoperit chimie nouă; de fapt, am reprodus toată chimia pe care Miller și Urey au făcut-o în 1953”, a declarat Zare. De asemenea, echipa nu a descoperit o nouă fizică, a adăugat el – experimentele s-au bazat pe principiile cunoscute ale electrostaticii.

„Ceea ce am făcut, pentru prima dată, este că am văzut că picăturile mici, atunci când sunt formate din apă, emit de fapt lumină și obțin această scânteie”, a spus Zare. „Aceasta este o noutate. Iar acea scânteie provoacă tot felul de transformări chimice”, a mai adăugat cercetătorul.

Apa si viața

Fulgerul este o afișare dramatică a puterii electrice, dar este și sporadic și imprevizibil. Chiar și pe un Pământ volatil cu miliarde de ani în urmă, fulgerele s-ar putea să fi fost prea rare pentru a produce aminoacizi în cantități suficiente pentru viață – un fapt care a pus la îndoială astfel de teorii în trecut, a spus Zare.

Pulverizarea cu apă, totuși, ar fi fost mai comună decât fulgerul. Un scenariu mai probabil este că microfulgerul generat de ceață a aruncat constant aminoacizi în existență din bazine și bălți, unde moleculele s-ar putea acumula și forma molecule mai complexe, ducând în cele din urmă la evoluția vieții.

„Microdescărcările dintre micropicăturile de apă încărcate evident fac toate moleculele organice observate anterior în experimentul Miller-Urey”, a spus Zare. „Propunem că acesta este un nou mecanism pentru sinteza prebiotică a moleculelor care constituie elementele de bază ale vieții”.

Cu toate acestea, chiar și cu noile descoperiri despre microfulgere, rămân întrebări despre originile vieții, a adăugat el. În timp ce unii oameni de știință susțin noțiunea de începuturi încărcate electric pentru primele blocuri de construcție ale vieții, o ipoteză alternativă de abiogeneză propune că primii aminoacizi ai Pământului au fost creați în jurul orificiilor hidrotermale de pe fundul mării, produse de o combinație de apă de mare, fluide bogate în hidrogen și presiuni extreme.

O altă ipoteză sugerează că moleculele organice nu s-ar fi născut pe Pământ. Mai degrabă, s-au format în spațiu și au fost transportați aici de comete sau fragmente de asteroizi, proces cunoscut sub numele de panspermie.

„Încă nu știm răspunsul la această întrebare”, a spus Zare. „Dar cred că suntem mai aproape de a înțelege ceva mai mult despre ceea ce s-ar fi putut întâmpla”.

Deși detaliile despre originile vieții pe Pământ nu pot fi niciodată explicate pe deplin, „acest studiu oferă o altă cale pentru formarea de molecule cruciale pentru originea vieții”, a spus Williams.

„Apa este un aspect omniprezent al lumii noastre, dând naștere numelui „Marmură albastră” pentru a descrie Pământul din spațiu. Poate că căderea apei, cel mai important element care ne susține, a jucat, de asemenea, un rol mai mare în originea vieții pe Pământ decât am recunoscut anterior”, a conchis cercetătorul.