Od połowy lat 80. Biochemicy rozumieją Ten RNA był niezbędny na drodze do życia. RNA był cząsteczką Samostymulacja Pochodzenie, nośnik informacji genetycznej, pełniący funkcje enzymatyczne. Na późniejszym etapie bardziej obfite białka zastąpiły funkcję enzymatyczną RNA, a bardziej stabilny DNA zastąpił RNA jako nośnik informacji genetycznej.
Ale jak możliwy był początek? Jak uzyskać oryginalne RNA? Aby dostać się do sfery RNA, trzeba było zbudować złożoną cząsteczkę, polimerowy łańcuch rybonukleotydów, z których każda musiała składać się z grupy fosforanowej, cukru (rybozy) i zasady azotowej (na przykład adeniny).
Pojawienie się prymitywnych form życia, jak obecnie wyobrażają sobie naukowcy, wymagało sprzyjających warunków środowiskowych dla całego opisanego procesu, czyli spontanicznego układania prostych cząsteczek organicznych w bardziej złożone cząsteczki organiczne.
struktury sprzed 3,7 miliarda lat
Artykuł, który opublikowaliśmy w Nature, opiera się na badaniu obserwacyjnym Łazik Curiosityktóra od 2012 roku bada zbocza Mount Sharp, wewnątrz krateru Gale. Curiosity jest wyposażony w narzędzia do analizy krajobrazu, chemii i mineralogii skał.
Podczas marsjańskich dni od 3154 do 3156 czerwca 2021 roku wykryliśmy na zdjęciach z Curiosity niezwykłe struktury: pęknięcia powierzchniowe, które powstały w starożytnych warstwach osadowych około 3,7 miliarda lat temu.
te struktury geologiczne zmarszczki Pojawia się kilka centymetrów wysokości na górnej powierzchni warstw osadowych.
Z góry te pofałdowania są ciągłe i mają całkowicie wielokątną geometrię. W szczegółach są one utworzone przez wyrównanie małych guzków, mniej lub bardziej przylegających, głównie skał siarkowych. Guzek jest małą kulką, która pojawia się w reliefie na powierzchni warstw.
Te wielokątne struktury zasadniczo reprezentują pęknięcia wysychające, struktury bardzo znane geologom, podobne do tych, które wszyscy obserwowali w kałuży suchego błota.
Woda w osadach początkowo paruje w wyniku działania wiatru i ciepła. Następnie osad wysycha i kurczy się, tworząc system wysychających pęknięć, które tworzą ciągłe wielokąty.
the Skamieniałe suche pęknięcia Zostało to wcześniej udokumentowane na Marsie. Ale to, co zostało tutaj odkryte, jest wyraźnie inne z powodu trzech szczególnych szczegółów:
-
Kształt jest wielokątny w kształcie litery Y, tworząc sąsiednie sześciokąty, z kątami bliskimi 120 w punktach przecięcia szczelin.
-
Spękania skurczowe są wypełnione minerałami siarkowymi (siarczany wapnia i magnezu)
-
Te wielokątne wzory można wielokrotnie obserwować w kolumnie osadowej o łącznej grubości 18 metrów.
Liczne cykle mokre i suche
według Kilka badań eksperymentalnych Ten wzór połączeń szczelinowych w kształcie litery Y jest wykonywany w laboratoriach naziemnych na złożach gliny i jest cechą powtarzających się cykli suszenia-zwilżania osadów.
Kiedy osad najpierw wysycha, pęknięcia skurczowe tworzą wzór w kształcie litery T, z kątami około 90 stopni w punktach przecięcia. W miarę postępu cykli prób mokrych i suchych pęknięcia otwierają się, a typowe kąty Y wynoszące 120° pojawiają się pod koniec dziesiątego cyklu suszenia.
Siarczany to skały osadowe zwane ewaporatami, czyli takie, które powstają na Ziemi w wyniku krystalizacji rozpuszczonych soli w przybrzeżnych jeziorach i morzach. Ich obecność w rysach skurczowych przemawia za interpretacją tych pęknięć jako pęknięć wysychających. Guzki zawierające siarczany są wysoce nieregularne pod względem morfologii i składu chemicznego, co wskazuje również na różne fazy częściowego wytrącania (suszenia) – rozpuszczania (zwilżania) guzków.
Fakt, że te wielokątne wzory występują wielokrotnie na grubości 18 metrów, wskazuje, że to starożytne środowisko, podlegające sezonowym cyklom klimatycznym nawilżania i suszenia, pozostawało takie przez wiele setek tysięcy lat.
Ostateczny sens odkrycia
Te sezonowe cykle klimatyczne zwilżania i suszenia prawdopodobnie pozwalają prostym cząsteczkom obecnym w tych osadach reagować w różnych stężeniach w słonym środowisku i robić to często i w sposób zrównoważony.
Możliwość polimeryzacji pojedynczych cząstek ma szczególne znaczenie, ponieważ osady te zawierają minerały ilaste z rodziny smektytów oraz dużą ilość materii organicznej.
Smektyty, zwane „spuchniętą gliną & rdquor; Pokazano to eksperymentalnie Mają zdolność wchłaniania i koncentracji nukleotydów między warstwami.
Instrument SAM (Sample at Mars) firmy Curiosity również wykrył jego obecność w tych warstwach Proste związki organiczne Takich jak chlorobenzen, toluen i różne alkany. Związki te są prawdopodobnie pochodzenia meteorytowego, a ich wartość rezydualna może wynosić około 500 gramów na metr osadu. Dlatego cząsteczki te mogą służyć jako niektóre elementy budulcowe dla bardziej złożonych cząsteczek, takich jak RNA.
Krótko mówiąc, z naszych obserwacji i pomiarów na Marsie oraz z różnych koncepcji i eksperymentów na Ziemi wnioskujemy, że basen ewaporatu Gale zapewnia bardzo korzystne i długoterminowe środowisko dla rozwoju procesu polimeryzacji prostych cząsteczek organicznych w organiczne materiał. Złożone cząsteczki niezbędne do powstania życia.
Wreszcie wiemy, że badane tutaj struktury leżą w jednostce geologicznej pionowego przejścia od starszej formacji bogatej w glinę do nowszej formacji bogatej w siarczany i że to samo przejście zostało wykryte orbitalnie w wielu kraterach i równinach na Marsie.
W rezultacie prawdopodobieństwo, że prekursory biomolekularne powstały i przekształciły się na Marsie około 3,7 miliarda lat temu, w okresie hesperskim, nie jest teraz bez znaczenia.
W kierunku powrotu próbek Marsa?
Wyłania się obecny model życia na Ziemi Hadeanpoczątkowy okres między powstaniem Ziemi około 4,6 miliarda lat temu (Ga) przez nagromadzenie pierwotnych meteorytów a około 4,0–3,8 Ga.
Ale jedynym i najstarszym dowodem na możliwy proces biologiczny w Hadeanie jest grafit (węgiel) osadzony w minerale cyrkon datowanym na 4,1 Ga lub czarnym łupku metamorficznym datowanym na 3,8–3,7 Ga. Ponadto obecnie istnieje tylko niewielki procent skalistych przedstawicieli na powierzchni Ziemi w wyniku tektoniki płyt, aw każdym razie nie ma nienaruszonych, niezmienionych skał osadowych. To sprawia, że poszukiwanie prymitywnego życia ziemskiego pod naszymi stopami jest a priori bezużyteczne.
W przeciwieństwie do powierzchni Ziemi, powierzchnia Marsa nie jest uzupełniana ani przekształcana przez tektonikę płyt. W ten sposób na powierzchni Marsa zachowały się prawie nienaruszone bardzo stare skały, w tym te, które powstały w środowisku i klimacie sprzyjającym spontanicznej budowie prekursorów biomolekularnych. Tak więc, chociaż wydaje się bardzo nieprawdopodobne, aby życie mogło ewoluować na Marsie z taką samą zaciekłością jak na Ziemi (po środowiskach sprzyjających pojawieniu się życia w Hesperian przyszły zimne i suche środowiska Amazonki), obecnie wydaje się, że możliwe i odpowiednie jest zbadanie pochodzenia życia i zbadanie związków bioprekursorów, które zostały zgłoszone w próbkach pobranych w przyszłości przez roboty lub astronautów w miejscach, przez które przechodzi Curiosity, miejscach na Marsie.
Nasze odkrycie otwiera nowe możliwości badania pochodzenia życia, nawet (w szczególności) na planetach innych niż nasza. Może to również skłonić nas do ponownego rozważenia głównych celów misji eksploracyjnych Marsa, aw szczególności zwrotu próbek.
„Amatorski praktykujący muzykę. Wieloletni przedsiębiorca. Odkrywca. Miłośnik podróży. Nieskrępowany badacz telewizji.”