Минералы горячих источников сыграли ключевую роль в зарождении жизни на Земле

Связывание углерода – это ряд процессов, при которых углекислый газ из воздуха и воды преобразуется живым организмом в органические вещества. Фотосинтез – один из примеров, но не единственный. Разные формы жизни, в том числе, растения, бактерии и микроорганизмы, осуществляют эти процессы по-разному. Каждый из этих процессов содержит каскады ферментов и белков, некоторые из которых содержат железо и серу.

Белки с железносерными кластерами можно обнаружить во всех формах жизни. По предположению биологов, их можно проследить вплоть до последнего универсального общего предка, древнейшей популяции организмов, от которой произошли все живущие на Земле организмы. Сульфиды железа – это минералы, формирующиеся, когда растворенное железо вступает в реакцию с сульфидом железа – вулканическим газом, который придает горячим источникам запах тухлых яиц.

Если присмотреться внимательно к этим сульфидам железа, видно, что некоторые из них очень похожи на железносерные кластеры. Это сходство заставило некоторых ученых предположить, что эти минералы играли важную роль в переходе от геохимии к ранней биологии. Авторы недавнего исследования, ученые из Австралии, Китая и Японии, изучили ихимическую активность сульфидов железа в древних горячих источниках, обладающих схожей геохимией с глубоководными скважинами, https://phys.org/news/2024-11-minerals-hot-key-chemical-reac... Phys.

Для моделирования условий горячих источников ученые создали небольшую камеру, в которой поместили образцы сульфида железа: некоторые чистые, другие с другими металлами, которые встречаются обычно в горячих источниках. Солнечный свет имитировали лампы с разным количеством ультрафиолетового излучения. В камеру постоянно накачивали углекислый газ и водород, обязательные для процессов связывания углерода в глубоководных скважинах.

Ученые выяснили, что все синтезированные образцы сульфида железа в разной степени оказались способны производить метанол, продукт связывания углерода. Это означает, что сульфиды железа могут облегчать связывание углерода не только в глубоководных скважинах, но и в горячих источниках на суше.

Кроме того, производство метанола повышается при излучении видимого спектра света и при повышении температуры. Эксперименты с различной температурой, освещением и водным паром показали, что сульфиды железа, вероятнее всего, обеспечивали связывание углерода в горячих источниках ранней Земли. Дополнительные опыты и теоретические расчеты позволяют предположить, что производство метанола происходило в ходе механизма обратного сдвига фаз вода-газ. Некоторые бактерии и археи используют его для преобразования СО2 в пищу.

Изучая химические отпечатки осколков метеоритов, ученые из Великобритании https://hightech.plus/2024/10/15/glavnie-ingredienti-dlya-za... происхождение первых летучих элементов на Земле. Вычисления показали, что без занесенных из космоса определенных химических соединений жизнь на нашей планете, скорее всего, не возникла бы.