В чем соль. Ученые обнаружили важную составляющую появления жизни на Земле

В рамках нового исследования, ученые изучающие как появилась жизнь на Земле, обнаружили смесь солей, которые в сочетании с тепловыми потоками расплавленной породы потенциально могли способствовать образованию самовоспроизводящихся биомолекул, сообщает Sciencealert

Самовоспроизведение – это ключевая часть гипотезы "мира РНК". Она состоит в том, что рибонуклеиновые кислоты (РНК) могут как хранить биологическую информацию, так и выполнять необходимое складывание структур, чтобы жизнь могла расти и развиваться в ее нынешнем состоянии.

Ученые рассмотрели смесь магния и натрия, в том виде, в каком она могла быть на Земле в первые годы ее существования. Чтобы складывание РНК работало, требуется относительно высокая концентрация двухзарядных ионов магния и более низкая концентрация однозарядного натрия.

"Возникает вопрос, какая среда на ранней Земле могла обеспечить подходящие солевые условия для таких пребиотических процессов. Одним из геологически вероятных процессов, которые создают соленую среду, является выщелачивание солей из базальта", — говорят ученые.

"Базальт является одним из наиболее распространенных типов горных пород, которые были в коре ранней Земли, а также в коре других планет земной группы в нашей Солнечной системе".

Базальтовое стекло

Ученые синтезировали базальтовое стекло, которое появляется на Земле при быстром охлаждении расплавленного базальта. Анализ извлеченного из стекла магния и натрия всегда показывал наличие большего количества натрия, чем магния.

Количество магния всегда было меньше, чем необходимо для правильного функционирования пребиотической РНК. Ученые решили, что не хватает конвективных потоков тепла.

"Все изменилось, когда мы добавили потоки тепла, которые, скорее всего, присутствовали из-за высокого уровня геологической активности в пребиотической среде", — говорит Кристоф Маст из Мюнхенского университета Людвига Максимилиана в Германии.

"Мы доказали, что сочетание базальтовых пород и простых конвекционных потоков может привести к оптимальному соотношению между ионами магния и натрия в естественных условиях".

Термодиффузия

Температурные градиенты в трещинах и порах базальтового стекла создают конвективные потоки, необходимые для оптимизации солей, а также перемещают больше ионов, создавая так называемую термодиффузию. Это явление, наблюдаемое в смесях частиц, где разные типы частиц демонстрируют разные реакции на силу температурного градиента.

По словам ученых, конвекция и термодиффузия, действуя вместе увеличивают количество ионов магния в смеси, создавая условия, при которых может возникнуть самовоспроизводящаяся РНК. Подобные химические реакции могли происходить на Земле 4 миллиарда лет назад.

Исследование показало, что выщелачивание солей из базальта, которого много в мантии Земли, соответствует гипотезе "мира РНК". Это также расширяет возможности солевых смесей, которые, возможно, помогли в зарождении жизни на Земле, говорят ученые.

По слова исследователей, продемонстрированный принцип применим к широкому диапазону концентраций и составов солей и очень актуален для различных сценариев происхождения жизни.