Титан дээр протоцелл мембраныг өөрөө угсрах боломжгүй болсон

Титан дээр протоцелл мембраныг өөрөө угсрах боломжгүй болсон
Титан дээр протоцелл мембраныг өөрөө угсрах боломжгүй болсон
Anonim

Титан дээр гипотетик байдлаар байгаа мембраны компьютерийн симуляци нь тэдний термодинамик тогтворгүй байдлыг харуулсан. Энэ нь ийм бүтцийн тогтсон кинетик ба динамик тогтвортой байдлыг харгалзан үзсэн ч гэсэн тэдний аяндаа харагдах байдал нь бараг боломжгүй юм гэсэн үг юм. Гэсэн хэдий ч Титан дээрх таамаглалын амьдрал мембран шаарддаггүй байж магадгүй юм гэж зохиогчид Science Advances -д бичжээ.

Дэлхий дээр танигдсан амьдрал зөвхөн мембраны ачаар оршин тогтнож чадна. Дүрмээр бол нарийн төвөгтэй амьд организмууд нь хоёр талт мембраныг ашигладаг, өөрөөр хэлбэл гидрофобик үзүүрийг дотогш, гидрофилийн төгсгөлийг гадагш байрлуулсан уураг, липидийн хоёр давхаргаас бүрдэх хаалттай гадаргууг ашигладаг. Биологийн мембран нь бодисын сонгомол нэвчилт, эс хоорондын харилцан үйлчлэлийг хангах, хүссэн метаболитын хэмжээг хязгаарлагдмал хэмжээнд байлгах гэх мэт олон үүргийг гүйцэтгэдэг.

Титан бол астробиологийн хувьд хамгийн ирээдүйтэй байгууллагуудын нэг юм. Гадаргуугийн температур ойролцоогоор 90 Кэлвин бага байсан ч хиймэл хиймэл хиймэл хиймэл дагуултай, хүндийн хүчний ач холбогдол ихтэй, шингэн хэлбэртэй асар их хэмжээний бодис байдаг, мөн хур тунадасны улмаас гадаргуу дээр улирлын чанартай өөрчлөлтүүд ажиглагддаг. нүүрсустөрөгч. Түүнчлэн, Титаны агаар мандалд нарны гэрлийн нөлөөн дор олон урвал явагдаж, үүний үр дүнд химийн ихээхэн энерги агуулсан бодисууд (жишээлбэл, молекул устөрөгч, ацетилен, устөрөгчийн цианид) үүсдэг.

Опарины таамаглалын дагуу анхдагч мембран нь бүрэн эрхт амьдрал үүсэхээс өмнө үүсч, үүсч хөгжихийг баталгаажуулсан байдаг. Үүнтэй төстэй логикийн дагуу эрдэмтэд Титан дээр ижил төстэй бүтэц бие даан бий болох боломжийг санал болгов. Тохиромжтой формацийг онолын хувьд олсон бөгөөд үүнийг азотосом гэж нэрлэдэг байв (липосомтой төстэй боловч азотын агууламж өндөртэй) бөгөөд акрилонитрил нь үндсэн бодисын үүргийг гүйцэтгэх тохиромжтой хувилбар болж хувирсан. Ийм мембран нь дэлхийнхтэй эсрэг туйлтай байх ёстой (дотор нь гидрофилик хэсэг, гаднаа гидрофобик хэсэг), Титаны нөхцөлд кинетикийн хувьд тогтвортой байх ёстой. Үүнээс гадна энэ хиймэл дагуулаас мэдэгдэхүйц хэмжээний акрилонитрил олдсон байна.

Чалмерсийн технологийн их сургуулийн Мартин Рахм тэргүүтэй Шведийн химич нар азотосомын бүтцийг термодинамикийн үүднээс судалжээ. Дэлхий дээрх биологийн болон абиотик мембран, мицелл хоёулаа бие даан үүсч болно, учир нь тэдгээр нь бүрэлдэхүүн хэсгүүдийнхээ уусмалаас бага энерги багатай муж болж хувирдаг. Зохиогчид нитрогеносомын хувьд тийм биш гэдгийг харуулсан: акрилонитрилээс гаргаж авсан молекулын мөс нь энерги багатай байдаг.

Молекулын мөс нь хамгийн их термодинамикаар тохируулсан тохиргооны гол өрсөлдөгч болж хувирдаг, учир нь жижиг туйлт молекулууд шингэн метан (Титан дахь нуур, тэнгисийн гол бүрэлдэхүүн хэсэг) -д сайн уусдаггүй бөгөөд аливаа молекулын хувьд төлөв байдал нь илүү төвөгтэй байдаг. этан - энэ нь ямар ч тохиолдолд хатуу болор юм.

Шинэ ажилд химич нар нягтралын функциональ онолын аргыг ашиглан өмнөх туршилтаар олж авсан акрилонитрил мөсний дөрвөн фазын тодорхой энергийг тооцоолсон. Зохиогчид нитрогеносомын динамик тогтвортой байдлыг баталгаажуулж, харьцангуй тогтвортой байдлыг нотолж чадсан бөгөөд эдгээр нь боломжит энергийн орон нутгийн хамгийн бага хэмжээтэй нийцдэг. Гэсэн хэдий ч Pna21 бүтэцтэй молекулын мөс нь нэг метрийн хувьд 8-11 киложоуль болж, 90 метрийн Келвин температурт азотосомоос илүү тааламжтай бөгөөд шингэн метан дахь уусалтыг харгалзан үзжээ. Ерөнхийдөө судлаачид ийм бага температурт байгаа бодисын төлөв байдлын Гиббсийн тархалтад үндэслэн мянга мянган акрилонитрилийн азотососомыг өөрөө угсрах ажлыг статистикийн хувьд боломжгүй гэж нэрлэжээ.

Гэсэн хэдий ч эрдэмтэд тэдний ажил Титаны амьдрах орчны талаархи таамаглалыг эцэс болгодог гэдэгт итгэдэггүй. Дэлхий дээрх мембрануудын нэг чухал үүрэг бол орон нутгийн энтропийн бууралтыг хангаж, уусдаг үнэ цэнэтэй бодисыг хүрээлэн буй усны асар их хэмжээгээр шингэлэхээс хамгаалах явдал юм. Ийм нөхцөлд гипотетик амьдралын макромолекулууд, ийм нэгдлүүд нь өнөөгийн амьдралд зайлшгүй шаардлагатай гэж тооцогддог бөгөөд тэдгээр нь хатуу хэлбэртэй байх бөгөөд татан буугдах эрсдэлгүй болно. Титан дахь таамаглалтай амьдрал нь устөрөгч, ацетилен эсвэл цианид устөрөгч гэх мэт жижиг молекулуудыг тээвэрлэхэд тулгуурладаг бөгөөд мембран нь тэдний тархалтаас урьдчилан сэргийлж чаддаг гэж химич нар тайлбарладаг. Тиймээс тэд (энэ бүтээлийн бүх хэсгийг шударгаар худал гэж нэрлэдэг ч тэд Титан дээр мембран огт хэрэггүй) гэж үздэг.

Өмнө нь эрдэмтэд липидийн мембраныг ашиглан Цельсийн -263 градусын температурт хөлдөөгүй, молекулын машин ашиглан эсийн мембранаар өрөмдөж, сарны түүхэнд түүний амьдрал дээр онолын хувьд оршин тогтнож болох хоёр үеийг тогтоожээ.

Зөвлөмж болгож буй: