Добавить новость
ru24.net
News in English
Ноябрь
2022

The Building Blocks of Life May Have Formed in Primordial Sea Spray

0

It’s a paradox: Life needs water to survive, but a world full of water can’t generate the biomolecules that would have been essential for early life. Or so researchers thought.

Water is everywhere. Most of the human body is made of it, much of planet Earth is covered by it, and humans can’t survive more than a couple of days without drinking it. Water molecules have unique characteristics that allow them to dissolve and transport compounds through your body, provide structure to your cells, and regulate your temperature. In fact, the basic chemical reactions that enable life as we know it require water, photosynthesis being one example.

However, when the first biomolecules like proteins and DNA started coming together in the early stages of planet Earth, water was actually a barrier to life.

The reason why is surprisingly simple: The presence of water prevents chemical compounds from losing water. Take, for example, proteins, which are one of the main classes of biological molecules that make up your body. Proteins are, in essence, chains of amino acids linked together by chemical bonds. These bonds are formed through a condensation reaction that results in the loss of a molecule of water. Essentially, the amino acids need to get “dry” in order to form a protein.

Condensation reactions join amino acids by losing a molecule of water. OpenStax/Wikimedia Commons, CC BY

Considering that Earth before life was covered in water, this was a big problem for making the proteins essential to life. Like trying to get dry inside of a swimming pool, two amino acids would have had a hard time losing water to come together in the primordial soup of early Earth. And it wasn’t only proteins that faced this problem in the presence of water: Other biomolecules essential to life, including DNA and complex sugars, also rely on condensation reactions and losing water to form.

Over the years, researchers have proposed many solutions to this “water paradox.” Most of them rely on very specific scenarios on early Earth that could have allowed water removal. These include drying puddles, mineral surfaces, hot springs and hydrothermal vents, among others. These solutions, while plausible, require particular geological and chemical conditions that might not have been commonplace.

In our recent study, my colleagues and I found a simpler and more general solution to the water paradox. Quite ironically, it might be water itself—or to be more precise, very small water droplets—that allowed early biomolecules to form.

Why Microdroplets?

Water droplets are everywhere, both in the modern world and especially during prebiotic (or pre-life) Earth. In a planet covered by crashing waves and raging tides, the small water droplets in sea spray and other aerosols would have plausibly provided a simple and abundant place for the first biomolecules to assemble.

Water microdroplets—typically very small droplets with diameters around a millionth of a meter, far smaller than the diameter of spider silk—might not seem to solve the water paradox at first, until you consider the very particular chemical environments they create.

Microdroplets have a substantial surface area-to-volume ratio that gets larger the smaller the droplet is. This means there is a significant space where the solvent they are made of (in this case, water) and the medium they are surrounded by (in this case, air) meet.

Over the years, researchers have shown that the air-water interface is a unique chemical environment. The chemistry of these microdroplet interfaces is dominated by large electric fields, partial solvation where molecules are partially surrounded by water, highly reactive molecules, and very high acidity. All these factors allow microdroplets to accelerate the chemical reactions that occur in them.

Our lab has been studying microdroplets for a decade, and our previous work has shown how the rate of common chemical reactions can be sped up to a million times faster in microdroplets. Reactions that would have taken a full day could now be complete in just a fraction of a second using these small droplets.

In our recent work, we proposed that microdroplets could be a solution to the water paradox because their air-water interface not only accelerates reactions but also acts as a “drying surface” that facilitates the reactions needed to create biomolecules despite the presence of water.

We tested this theory by spraying amino acids dissolved in microdroplets of water toward a mass spectrometer, an instrument that can be used to analyze the products of a chemical reaction. We found that two amino acids can successfully join together in the presence of water via microdroplets. When we added more amino acids and collided two sprays of this mixture together, mimicking crashing waves in the prebiotic world, we found that this can form short peptide chains of up to six amino acids.

Our findings suggest that water microdroplets in settings like sea spray or atmospheric aerosols were fundamental microreactors in early Earth. In other words, microdroplets may have provided a chemical medium that allowed the basic molecules of life to form from the simple, small compounds dissolved in the vast primordial ocean that covered the planet.

Microdroplets Past and Future

The chemistry of microdroplets might be helpful in tackling current challenges across many scientific fields.

Drug discovery, for example, requires synthesizing and testing hundreds of thousands of compounds to find a potential new drug. The power of microdroplet reactions can be integrated with automation and new tools to speed up synthesis rates to more than one reaction per second as well as biological analysis to less than a second per sample.

In this way, the same phenomenon that might have aided the origin of the building blocks of life billions of years ago can now help scientists develop new medicines and materials faster and more efficiently.

Perhaps J.R.R. Tolkien was right when he wrote: “Such is oft the course of deeds that move the wheels of the world: small hands do them because they must, while the eyes of the great are elsewhere.”

I believe the importance of these small droplets is far bigger than their tiny size.

This article is republished from The Conversation under a Creative Commons license. Read the original article.

Image Credit: Elias from Pixabay




Moscow.media
Частные объявления сегодня





Rss.plus



Портативный ТСД корпоративного класса Saotron RT-T70

Заместитель управляющего Отделением Фонда пенсионного и социального страхования Российской Федерации по г. Москве и Московской области Алексей Путин: «Клиентоцентричность - наш приоритет»

Легко устроились // Застройщики наращивают ввод объектов light industrial

Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Социальный фонд выплатит остатки материнского капитала менее 10 тысяч рублей


Джиган, Artik & Asti и NILETTO спели о худи, а Дина Саева стала новым артистом: в Москве прошел BRUNCH Rocket Group

Участники акции «Green Drive» этим летом собрали более 200 тонн мусора

Трамвайный маршрут от Купчино до Шушар начнет работу в конце 2025 года

10 самых опасных продуктов, которые есть в каждом холодильнике


Karachi industrial park to be declared model special economic zone

FA Cup second round draw: Date, start time, live stream FREE, ball numbers and TV channel

Karkala MLA slams Karnataka govt for failing to fund plank installations on Udupi dams

‘We do not get to sit this one out’: Oprah delivers powerful election eve speech


Джиган, Artik & Asti и NILETTO спели о худи, а Дина Саева стала новым артистом: в Москве прошел BRUNCH Rocket Group

Казанская икона Божией Матери на алтарной стене Казанского кафедрального собора.

*Meta незаконно использовала финансовые данные пользователей в рекламе

Аттракцион


Meta-funded regulator for AI disinformation on Meta's platform comes under fire: 'You are not any sort of check and balance, you are merely a bit of PR spin'

Стартовал пробный запуск Castle Doombad: Free To Slay на iOS и Android

A college student put on a free, stage adaptation of Silent Hill 2 'to make a truly frightening theatrical experience' all without an appearance by Pyramid Head

Nowhere House 1.1.18



Edlix.ru открывает двери лучшим ВУЗам России для расширения доступа к образованию

KEY CAPITAL: Российские застройщики стали разрабатывать больше масштабных проектов

Богданов борется за сердце Glukozы, а Хрусталев ищет кольцо Нефертити

Джиган, Artik & Asti и NILETTO спели о худи, а Дина Саева стала новым артистом: в Москве прошел BRUNCH Rocket Group




Сотрудничество Правительств России и Алжира в области использования космоса в мирных целях

Джиган, Artik & Asti и NILETTO спели о худи, а Дина Саева стала новым артистом: в Москве прошел BRUNCH Rocket Group

Цирковой автобус попал в ДТП в Смоленской области

Портативный ТСД корпоративного класса Saotron RT-T70


Столичные проектировщики и дизайнеры провели экскурсии для молодых архитекторов

Российские экспортеры начали использовать бартерную систему – FT

В России открылся первый центр подготовки Международного волонтерского корпуса 80-й годовщины Победы Великой Отечественной войне

ЕСЛИ ТРАМПА ПОДМЕНИЛИ, А ХАРРИС ДИСКВАЛИФИЦИРУЮТ, КТО БУДЕТ ПРАВИТЬ В США? Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества?!


Стала известна позиция Елены Рыбакиной в мировом рейтинге после старта на Итоговом турнире WTA

Соболенко досрочно пробилась в плей-офф Итогового WTA. А Рыбакина уже не выйдет из группы

Даниил Медведев станет самым возрастным участником Итогового турнира — 2024

Касаткину признали автором лучшего удара месяца в туре WTA


Сотрудничество Правительств России и Алжира в области использования космоса в мирных целях

Кажетта Ахметжанова рассказала, сбываются ли сны с четверга на пятницу

ЕСЛИ ТРАМПА ПОДМЕНИЛИ, А ХАРРИС ДИСКВАЛИФИЦИРУЮТ, КТО БУДЕТ ПРАВИТЬ В США? Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества?!

«Арт-футбол 2024» — уже история


Музыкальные новости

Кинчев заявил, что «в сердцах» написал заявление о переносе концертов

Музыкальный менеджер. Менеджер музыкальной группы. Музыкальный менеджер директор.

"Мысль для меня — это мелодия". Александр Розенбаум — о любимой музыке и рэпе

Эминем, Джими Хендрикс и Фрэнк Синатра: какие треки отражают ценности бренда F | ABLE



Филиал № 4 ОСФР по Москве и Московской области информирует: Социальный фонд выплатит остатки материнского капитала менее 10 тысяч рублей

Джиган, Artik & Asti и NILETTO спели о худи, а Дина Саева стала новым артистом: в Москве прошел BRUNCH Rocket Group

Edlix.ru открывает двери лучшим ВУЗам России для расширения доступа к образованию

Богданов борется за сердце Glukozы, а Хрусталев ищет кольцо Нефертити


Мутанты в спорте. История болезни победительницы Олимпиады-2024 по боксу

Команда подмосковного главка Росгвардии завоевала серебро в соревнованиях по гиревому спорту Спартакиады «Динамо»

Новогодняя программа Шнурова сулит певцу немалый заработок

Кремль: Путин возложил цветы к памятнику Кузьме Минину и Дмитрию Пожарскому


Как россияне относятся к снижению возраста для получения водительских прав: итоги опроса

Незаконные коммерческие строения демонтировали в районе Богородское

После праздника

В Богородском районе Москвы демонтировали незаконные коммерческие постройки


Путин заявил, что РФ проводит конструктивный внешнеполитический курс

Путин заявил об усилиях РФ по предотвращению большой войны на Ближнем Востоке

Путин принимает верительные грамоты у 28 послов иностранных государств

Путин заявил о готовности к переговорам с Киевом


Рекордное число российских спутников одновременно запустили с Восточного

Специалисты выявили за неделю в Москве больше 4 тысяч случаев заболевания коронавирусом




Сексуальное здоровье и рак

Коксаки просто сеет панику: в Сети активно обсуждают «новую» болезнь из Турции

Московский предприниматель продал детской больнице Липецка фальшивые ЛОР-комбайны за 7 млн рублей

ЗС НО награждено медалью "За содействие донорскому движению"


В Киеве заявили о готовности договориться с РФ о прекращении ударов по объектам энергетики


РИАН: Москвич не смог доказать в суде выигрыш 566 тысяч у «Русского лото»

Кубок России. «Спартак» — «Ростов». Прямая видеотрансляция

Ежегодный турнир по греко-римской борьбе прошел в Мытищах

Сотрудники Росгвардии обеспечили правопорядок на хоккейном матче в Москве


Миляев и Лукашенко обсудили в Минске взаимодействие тульских и белорусских предприятий

Лукашенко призвал провести выборы так, чтобы «комар носа не подточил»



Собянин: Корпус школы № 1501 получит современную медиатеку

Сергей Собянин рассказал о работе Московского авиационного центра

Сергей Собянин: Колледжи показали свои возможности

Собянин: Московскому планетарию — 95 лет


Рекордное число российских спутников одновременно запустили с Восточного

Бойко: при угрозе наводнения нужно отключить воду, газ и электричество

Москва демонстрирует комплексный подход к реализации климатической повестки

Зоя Викторова: экономическое развитие городов требует комплексного подхода к реализации климатической повестки


Богданов борется за сердце Glukozы, а Хрусталев ищет кольцо Нефертити

ЕСЛИ ХАРРИС ДИСКВАЛИФИЦИРУЮТ, А ТРАМПА ПОДМЕНИЛИ, КТО БУДЕТ ПРАВИТЬ В США? Дональд Трамп, Владимир Путин, выборы Президента Америки. Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества?!

Журнал MODA topical и Abakumov clinic представили 16-ю ежегодную звездную премию «Topical Style Awards 2024»

ЕСЛИ ТРАМПА ПОДМЕНИЛИ, А ХАРРИС ДИСКВАЛИФИЦИРУЮТ, КТО БУДЕТ ПРАВИТЬ В США? Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества?!


Президентская библиотека — ко Дню народного единства

В Краснодарском крае ищут виновных в повреждении 53 могил на кладбище

Опубликован фоторепортаж с празднования Дня народного единства в Нижнем Новгороде

Архангельск принимает всероссийские соревнования по судомодельному спорту


Клубный дом "Моне" - жилой комплекс, вдохновленный искусством

Книжная выставка «От ратной славы – к единству народа»

Выставка-экспозиция «За веру и Отечество»

Историческая хроника «Нас много держава одна» ко Дню народного единства


Дональд Трамп сообщил, что чувствует преимущество в выборах Президента в США. Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества?!

KEY CAPITAL: Российские застройщики стали разрабатывать больше масштабных проектов

«Арт-футбол 2024» — уже история

ЕСЛИ ХАРРИС ДИСКВАЛИФИЦИРУЮТ, А ТРАМПА ПОДМЕНИЛИ, КТО БУДЕТ ПРАВИТЬ В США? Дональд Трамп, Владимир Путин, выборы Президента Америки. Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества?!












Спорт в России и мире

Новости спорта


Новости тенниса
WTA

Соболенко досрочно пробилась в плей-офф Итогового WTA. А Рыбакина уже не выйдет из группы






KEY CAPITAL: Российские застройщики стали разрабатывать больше масштабных проектов

Дональд Трамп сообщил, что чувствует преимущество в выборах Президента в США. Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества?!

Интересные каналы в Telegram. Лучшие каналы в Telegram. Каталог каналов Telegram. Новостные каналы в Telegram. Топ каналов Telegram. Telegram каналы новости.

ЕСЛИ ТРАМПА ПОДМЕНИЛИ, А ХАРРИС ДИСКВАЛИФИЦИРУЮТ, КТО БУДЕТ ПРАВИТЬ В США? Россия, США, Европа могут улучшить отношения и здоровье общества?!