在深海噴口中發(fā)現(xiàn)的納米結(jié)構(gòu)在沒有生命的情況下產(chǎn)生能量
隱藏在太平洋深處 - 近 6,000 米(19,685 英尺)深處馬里亞納海溝– 是一組熱液噴口,這可能為地球上生命是如何開始的提供一些重要線索。
這是由日本理化學(xué)研究所和東京工業(yè)大學(xué)領(lǐng)導(dǎo)的一項新研究得出的結(jié)論,這組熱液噴口的顯著之處在于它們能夠在沒有任何活細(xì)胞幫助的情況下產(chǎn)生能量。
科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)納米結(jié)構(gòu)通風(fēng)口周圍可以起到選擇性的作用離子通道,這意味著它們的工作原理有點像水下過濾器——讓某些類型的帶電粒子通過,同時阻擋其他類型的粒子。
通過這種選擇,可以產(chǎn)生微小但顯著的電壓差異,與我們自身細(xì)胞膜中的有機通道沒有什么不同。在這種情況下不涉及有機材料,這表明能源產(chǎn)生——稱為滲透能量轉(zhuǎn)換– 可能在生命出現(xiàn)之前就在地球上建立起來,為活細(xì)胞的形成提供合適的環(huán)境。
“在深海熱液噴口中發(fā)現(xiàn)的離子通道的自發(fā)形成對地球及更遠(yuǎn)地區(qū)的生命起源有直接影響,”說來自理化學(xué)研究所的生物化學(xué)家 Ryuhei Nakamura。
熱液噴口是滲入地殼的巖漿加熱水重新進(jìn)入海洋的薄弱點。這種循環(huán)水富含礦物質(zhì),充滿活力,這就是為什么科學(xué)家認(rèn)為深海熱液噴口可以發(fā)揮作用的原因生命的起源.
當(dāng)前研究中考慮的通風(fēng)口由復(fù)雜的礦物混合物制成,這使得它們對研究特別感興趣。
仔細(xì)觀察 84 厘米(33 英寸)的氫氧化鎂樣品,發(fā)現(xiàn)晶體組織成直線通道,控制通過通風(fēng)口的液體流動,并在表面產(chǎn)生電壓差。
“出乎意料的是,我們發(fā)現(xiàn)滲透能轉(zhuǎn)換是現(xiàn)代植物、動物和微生物生命中的一項重要功能,可以在地質(zhì)環(huán)境中以非生物方式發(fā)生,”說中村。
除了生命的起源之外,這些發(fā)現(xiàn)可能有助于藍(lán)色能量收集– 利用滲透能利用鹽水和淡水之間的差異發(fā)電的發(fā)電廠工藝。通過從大自然中汲取一些提示,我們或許能夠提高這些技術(shù)的效率、可負(fù)擔(dān)性和環(huán)保性。
但最重要的是,它讓我們更接近于回答有機生命如何從無機材料中產(chǎn)生的問題——以及這在數(shù)十億年前的地球上是如何發(fā)生的??茖W(xué)家有很多不同的想法關(guān)于生命的起源,但熱液噴口肯定可以都參與其中.
“特別是,我們的研究表明,滲透能量轉(zhuǎn)換是現(xiàn)代生活中的一項重要功能,它是如何在地質(zhì)環(huán)境中以非生物方式發(fā)生的,”說中村。
該研究已發(fā)表在自然通訊.
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