Նախկին բջիջների թաղանթների ինքնահավաքը Տիտանի վրա անհնար է

Նախկին բջիջների թաղանթների ինքնահավաքը Տիտանի վրա անհնար է
Նախկին բջիջների թաղանթների ինքնահավաքը Տիտանի վրա անհնար է
Anonim

Տիտանի վրա հիպոթետիկորեն գոյություն ունեցող թաղանթների համակարգչային մոդելավորումները ցույց են տվել դրանց թերմոդինամիկ անկայունությունը: Սա նշանակում է, որ նույնիսկ հաշվի առնելով նման կառույցների հաստատված կինետիկ և դինամիկ կայունությունը, դրանց ինքնաբուխ տեսքը անհետանում է անհավանական: Այնուամենայնիվ, հնարավոր է, որ Տիտանի վրա հիպոթետիկ կյանքի համար մեմբրաններ չեն պահանջվում, գրում են հեղինակները Science Advances- ում:

Երկրի վրա հայտնի կյանքը կարող է գոյություն ունենալ միայն մեմբրանների շնորհիվ: Որպես կանոն, բարդ կենդանի օրգանիզմներն օգտագործում են բիլիպիդային թաղանթներ, այսինքն ՝ սպիտակուցների և լիպիդների երկու շերտերից կազմված փակ մակերեսներ, որոնք տեղակայված են ներսում հիդրոֆոբ ծայրերով, իսկ արտաքին ՝ հիդրոֆիլ ծայրերով: Կենսաբանական թաղանթներն ունեն բազմաթիվ գործառույթներ, ներառյալ նյութերի ընտրովի ներթափանցումը, միջբջջային փոխազդեցության ապահովումը, սահմանափակ ծավալով ցանկալի մետաբոլիտների բարձր կոնցենտրացիայի պահպանումը և այլն:

Տիտանը աստղաբիոլոգիայի առումով ամենահեռանկարային մարմիններից մեկն է: Չնայած մոտ 90 Կելվինի մակերևույթի ցածր ջերմաստիճանին, այս արբանյակը ունի գազի ծրար, կա զգալի ինքնահոսություն, հեղուկ տեսքով նյութերի հսկայական ծավալներ, ինչպես նաև մակերևույթի նկատելի սեզոնային փոփոխություններ `կապված տեղումների և շրջանառության շարունակման հետ: ածխաջրածիններ: Բացի այդ, Տիտանի մթնոլորտում արևի լույսի ազդեցության տակ կարող են առաջանալ բազմաթիվ ռեակցիաներ, որոնց արդյունքում ձևավորվում են զգալի քիմիական էներգիա ունեցող նյութեր (օրինակ ՝ մոլեկուլային ջրածին, ացետիլեն և ջրածնի ցիանիդ):

Ըստ Օպարինի վարկածի, պարզունակ թաղանթները առաջացել են մինչեւ լիարժեք կյանքի ի հայտ գալը եւ ապահովել դրա առաջացումն ու զարգացումը: Հետեւելով նմանատիպ տրամաբանությանը, գիտնականներն առաջարկել են Տիտանի վրա նմանատիպ կառույցների ինքնուրույն առաջացման հնարավորություն: Տեսականորեն հայտնաբերվել է համապատասխան ձևավորում `այն կոչվել է ազոտոսոմ (անալոգիայի միջոցով` լիպոսոմով, բայց ազոտի բարձր պարունակությամբ), և ակրիլոնիտրիլը հիմնական նյութի դերի համար հարմար տարբերակ է: Նման մեմբրանները պետք է ունենան Երկրի հակառակ բևեռականություն (ներսում հիդրոֆիլ մաս, դրսից ՝ հիդրոֆոբ մաս) և Տիտանի պայմաններում կինետիկորեն կայուն լինեն: Ավելին, այս արբանյակի վրա նկատելի քանակությամբ ակրիլոնիտրիլ է հայտնաբերվել:

Շվեդիայի քիմիկոսները ՝ Մարտին Ռամի ղեկավարությամբ, Չալմերսի տեխնոլոգիական համալսարանից, ուսումնասիրել են նիտրոգենոսոմների կառուցվածքը ջերմադինամիկ տեսանկյունից: Հայտնի է, որ ինչպես կենսաբանական, այնպես էլ աբիոտիկ թաղանթները և միցելները Երկրի վրա կարող են ձևավորվել ինքնուրույն, քանի որ պարզվում է, որ դրանք ավելի ցածր ընդհանուր էներգիա ունեցող պետություն են, քան դրանց բաղադրիչների լուծույթը: Հեղինակները ցույց տվեցին, որ դա այդպես չէ ազոտոսենոմների դեպքում. Ակրիլոնիտրիլից մոլեկուլային սառույցն ունի ավելի ցածր էներգիա:

Պարզվում է, որ մոլեկուլային սառույցը ամենաթերմոդինամիկորեն նախընտրելի կազմաձևի հիմնական հավակնորդն է, քանի որ փոքր բևեռային մոլեկուլները վատ լուծելի են հեղուկ մեթանում (Տիտանի վրա լճերի և ծովերի հիմնական բաղադրիչը), և ցանկացած մոլեկուլների համար ակնկալվող հիմնային վիճակը ավելի բարդ է, քան էթան - դա ամեն դեպքում պինդ բյուրեղ է:

Նոր աշխատանքում քիմիկոսները կիրառեցին խտության ֆունկցիոնալ տեսության մոտեցում `հաշվարկելու հատուկ էներգիան նախորդ փորձերում հայտնաբերված ակրիլոնիտրիլային սառույցի չորս փուլերի համար: Հեղինակները կարողացան հաստատել ազոտոսոմների դինամիկ կայունությունը և հիմնավորել դրանց հարաբերական կայունությունը. Դրանք համապատասխանում են պոտենցիալ էներգիայի տեղական նվազագույնին:Այնուամենայնիվ, Pna21 կառուցվածքով մոլեկուլային սառույցը պարզվեց, որ 8-11 կիլոջոուլ մեկ մոլի համար ավելի բարենպաստ է, քան ազոտոսոսոմները ՝ 90 Կելվին ջերմաստիճանում և հաշվի առնելով հեղուկ մեթանի լուծարումը: Ընդհանրապես, գիտնականները հազար մոլեկուլից ակրիլոնիտրիլից ազոտոսոմի ինքնահավաքը վիճակագրականորեն անհնար են համարել ՝ հիմնվելով Գիբսի բաշխման վրա ՝ նյութերի այնպիսի ցածր ջերմաստիճաններում:

Այնուամենայնիվ, գիտնականները չեն հավատում, որ իրենց աշխատանքը վերջ է դնում Տիտանի բնակելի լինելու վարկածին: Նրանք նշում են, որ Երկրի վրա թաղանթների առանցքային դերերից մեկը `ապահովելով տեղայնացված էնտրոպիայի նվազեցում և արժեքավոր լուծելի նյութերի պահպանումը շրջակա ջրի հսկայական ծավալի մեջ, տեղին չէ Տիտանի համատեքստում: Նման պայմաններում հիպոթետիկ կյանքի ցանկացած մակրոմոլեկուլ, և նման միացություններն այսօր համարվում են կյանքի համար էականորեն անհրաժեշտ, կլինեն ամուր տեսքով և չեն լուծվի լուծարման վտանգի տակ: Քիմիկոսները նաև բացատրում են, որ Տիտանի վրա հիպոթետիկ կյանքը պետք է հիմնված լինի փոքր մոլեկուլների ՝ ջրածնի, ացետիլենի կամ ջրածնի ցիանիդի փոխադրման վրա, և թաղանթը կարող է կանխել դրանց տարածումը: Հետևաբար, նրանք հավատում են (չնայած նրանք ազնվորեն աշխատանքի ամբողջ այս հատվածը անվանում են զուտ սպեկուլյատիվ), որ մեմբրաններ ընդհանրապես պետք չեն Տիտանի վրա:

Նախկինում գիտնականները հասել էին ջրի չսառեցմանը -263 աստիճանի ջերմաստիճանում `օգտագործելով լիպիդային թաղանթներ, բջջային թաղանթով փորել էին մոլեկուլային մեքենաների միջոցով և լուսնի պատմության մեջ հայտնաբերել երկու ժամանակաշրջան, երբ կյանքը տեսականորեն կարող էր գոյություն ունենալ դրա մակերևույթի վրա:

Խորհուրդ ենք տալիս: