Begann Leben In einem Wassertropfen?

(ISNS) – sind kleine Moleküle normalerweise langsam zu größeren kombinieren. Aber in diesem Fall wie große organische Moleküle, die Leben auf der Erde ausmachen, zuerst bildeten? Die Antwort könnte in einer winzigen Aerosol-Tropfen, ein Umfeld liegen wo diese Art der chemischen Reaktion wesentlich schneller erfolgt.

Erstellen ein einzelnes großes Molekül ist wie eine Puzzle zusammenfügen. Wenn Sie das Puzzle auf den Boden ausschütteln, erwarten Sie die Stücke in einem ungeordneten durcheinander, nicht an die richtigen Positionen fallen. Sie müssen Zeit und Energie in aufsteigender Reihenfolge des Systems, um das Puzzle zusammenzusetzen, verbringen.

Ebenso, wenn eine Zelle in Ihrem Körper ein komplexes Molekül wie DNA macht, muss Energie in der Montage verwendet werden. Doch bevor Leben entwickelt hatte, gab es keine zellulären Maschinerie, diese geordnete Moleküle zu bauen. Also, wie bilden sie?

"Sie müssen einen Mechanismus zu finden wo wurde Energie diese Moleküle bilden einerseits größere vorgesehen für den Ursprung des Lebens," sagte Sylvain Ladame, vom Imperial College London.

LaDame und seine Mitarbeiter aus Frankreich, Deutschland und Massachusetts können dieser Mechanismus in einem winzigen Tröpfchen gefunden haben. Wie sie beschreiben eine neue Forschungsarbeit in Physical Review Letters, chemische Reaktionen, wo zwei Moleküle zu bilden kombinieren, eine neue laufen viel schneller in diesem engen Umfeld.

Um die Geschwindigkeit einer Reaktion zu messen, Forscher haben eine, die leicht zu überwachen: die Bildung eines fluoreszierenden Moleküls aus zwei nicht-fluoreszierende. Das Team gemischt zunächst kleinere Moleküle im Wasser. Dann verwendet sie die präzise Kanäle auf einem Mikrochip, kombinieren das Wasser mit Öl, Öl beschichtet Tröpfchen, deren Größe abhängig von der Breite des Kanals, von 8 µm--das ist 8, erstellen Millionstel eines Meters, etwa die Größe einer menschlichen Blutzelle--bis 34 Mikrometer breit.

Durch die Erhöhung der Fluoreszenz Messung, konnte die Forscher sehen, wie schnell die Reaktion war voran. Und sie sahen das glühende Molekül viel schneller und effizienter in Tröpfchen gebildet, als es in einen größeren Vorrat an Wasser haben. Je kleiner die Tröpfchen aufgetreten ist, desto schneller die Reaktion.

Und zwar deshalb, weil kleine Tröpfchen haben im Vergleich zu ihrem Volumen eine viel größere Fläche. "An der Schnittstelle eines Tropfens, man könnte grundsätzlich bedenkt, dass Sie eine Art von zwei dimensionale Ebene haben", erklärt Ladame. "In zwei Dimensionen ist die Wahrscheinlichkeit, dass zwei Moleküle treffen deutlich höher."

Was bedeutet, dass die nicht-fluoreszierende Moleküle eher sind zu treffen, miteinander verbinden und das fluoreszierende Molekül zu bilden, wenn sie auf das Droplet-Oberfläche. In der Mitte des Tropfenabscheiders kann jedoch große Molekül noch auseinander brechen. Dadurch entsteht ein Tauziehen zwischen der Oberfläche, wo die große Moleküle und die Lautstärke, wo die kleineren dominieren.

Da die Tröpfchen schrumpfen, wächst die Fläche im Verhältnis zum Volumen. Dies zieht das Tauziehen zu Gunsten der Bildung von großen fluoreszierendes Molekül und beschleunigt die Reaktion.

"Dieses Beispiel zeigt im Detail wie diese Chemie ist günstiger an der Oberfläche dieser Tröpfchen und hängt daher von Tröpfchen Radius", sagte Veronica Vaida, von der University of Colorado at Boulder.

Vaida, wer nicht mit dem neuen Papier beteiligt war, erforscht atmosphärischer Aerosole, die winzigen Tropfen Wasser dieser Form an der Oberfläche des Ozeans. Kombiniert, diese Aerosole haben eine größere Fläche als der Ozean, und sie neigen dazu, eine Vielzahl von organischen Molekülen transportieren.

Weil die natürlich vorkommenden Aerosole eindeutig freundlich auf organische Moleküle sind, schlug Vaida und ihren Mitarbeitern zuvor, dass sie die ersten Bausteine des Lebens genährt haben könnte. Die neue Forschung, bietet obwohl es auf eine andere Art von Tröpfchen, sah noch eine Erklärung wie die alten Aerosole molekulare Wachstum auf der jungen Erde angeregt haben könnte.

Vaida fand weitere Hinweise darauf, was darauf hindeutet, dass Tröpfchen großflächig entscheidend für die Entwicklung des Lebens war. Sie beobachtete Peptidbindungen, die helfen Proteine zusammen zu halten, bilden an der Oberfläche zwischen Wasser und Luft.

Über die Suche nach den Ursprüngen des Lebens könnte Aerosol Tröpfchen auch zur Schaffung neuer Verbindungen führen. Die Forscher vermuten Moleküle, die normalerweise schwierig herzustellen sind gewachsen in Tröpfchen dann extrahiert werden konnte.

Wie Vaida es ausdrückte, "die Oberfläche von diesen Tropfen ist ein ganz besonderer Ort."

In Science News Service wird unterstützt durch das American Institute of Physics. Sophie Bushwick ist ein freier Wissenschaftsjournalist mit Sitz in New York City. Ihre Arbeiten erschienen in zahlreichen Print- und Online-Outlets. Sie twittert auf @sophiebushwick.