약 35 억 년 전에 지구의 생명체가 출현하기 전에 바다는 무작위로 뒤섞인 분자 수프였습니다. 그런 다음, 그 분자 중 일부는 잘 조직 된 DNA 줄, 보호 세포벽 및 세포를 생존하고 기능을 유지할 수있는 작은 기관 같은 구조로 배열했습니다. 그러나 그들이이 조직을 어떻게 성취했는지는 오랫동안 과학자들을 당황하게 만들었습니다. 이제 뮌헨의 Ludwig-Maximilians University의 생물 물리학 자들은 거품이라는 답을 가지고 있다고 생각합니다.
인생의 시작은 순간적이지 않았습니다. 초기 전구체 분자는 어떻게 든 RNA, DNA, 염분 및 지질과 같은 생명의 빌딩 블록으로 변형되었습니다. 그런 다음, 그 분자들은 최초의 초기 세포 버전을 형성하도록 조직되었으며, 이후 최초의 단일 세포 유기체가되었습니다.
"이것은 모든 생명체의 기초"라고 연구의 주저 인 Ludwig-Maximilians University의 Dieter Braun은 Live Science에 말했다.
브라운은 세포가 형성되기 위해 복제를 시작하고 원시 지구에서 자신의 생명을 취하지 만, 모든 화학 부품이 먼저 모여야한다고 브라운은 말했다.
많은 과학자들이 생명이 시작되었다고 생각하는 심해에는 지질, RNA 및 DNA와 같은 분자가 존재할 수 있습니다. 그럼에도 불구하고, 그들은 흥미로운 일이 일어나기에는 너무 퍼져 있었을 것입니다.
브라운은“분자들이 사라지고 확산된다”고 말했다. "반응은 저절로 일어나는 것이 아닙니다."
과학자들은 분자들이 서로 응집하고 반응하기 위해 약간의 힘이 필요하다는 데 동의한다고 도쿄 기술 연구소의 화학자 인 헨더슨 클리브 스는 라이브 사이언스에 말했다. 연구원들은 그 힘이 무엇인지에 동의하지 않습니다.
그것이 거품이 들어오는 곳입니다.
거품은 지구의 초기 바다 곳곳에있었습니다. 따뜻하고 심해 화산은 탄산 연기를 분출했다. 그 공기가 많은 구슬은 다공성 화산암에 정착했습니다. 이것은 브라운과 그의 동료들이 모방하고자하는 조건이었다. 그들은 화산암의 질감을 모방 한 다공성 물질로 용기를 만든 다음, 각각 6 개의 다른 용액으로 채웠으며, 각각은 생명 형성 과정에서 다른 단계를 모델링했습니다. 초기 단계를 나타내는 하나의 솔루션에는 RNA 및 DNA의 빌딩 블록 인 뉴클레오타이드 구축에 필요한 RAO라는 당이 포함되어 있습니다. 후기 단계를 나타내는 다른 솔루션에는 RNA 자체와 세포벽을 구성하는 데 필요한 지방이 포함되어 있습니다.
그런 다음 연구원들은 한쪽 끝에서 용액을 가열하고 다른 쪽 끝에서 냉각했습니다. 그들은 심해 열 통풍구 근처의 물이 점점 더 뜨겁거나 차가워지는 방식과 비슷하게 온도가 한쪽 끝에서 다른 쪽 끝으로 점차적으로 변하는 "열 구배"라고 불리는 것을 만들었습니다.
브라운은“마이크로 대양과 같다”고 말했다.
각 용액에서 온도 변화로 인해 분자가 뭉쳐 져서 이러한 조건 하에서 자연적으로 형성되는 기포로 인력이 유입됩니다. 거의 즉시 그들은 반응하기 시작했습니다.
설탕은 RNA와 DNA 뉴클레오티드의 골격 인 결정체를 형성했습니다. 복잡한 RNA 유사 분자의 형성을 향한 또 다른 단계를 취하면서 산은 더 긴 사슬을 형성했다. 마지막으로, 분자들은 간단한 세포와 유사한 구조로 배열되었습니다. 브라운은 기본적으로 세포는 지방으로 만든 주머니에 담긴 분자라고 말했다. 그것이 그의 거품의 표면에서 일어났던 것입니다. 지방은 RNA와 다른 분자 주변의 구체에 배열되었습니다.
브라운과 그의 동료들에게 가장 놀라운 것은 30 분 안에 이러한 변화가 얼마나 빠르게 일어 났는 가라고 그는 말했다.
"나는 놀랐다"고 말했다. 그와 동료들이 처음으로 거품을 관찰 한 것은 이번이 처음이지만, 연구원들은 이전에이 생물학적 분자들이 어떻게 삶에 필요한 복잡한 반응을 겪는지를 모방하려고 시도했습니다. 그는 일반적으로 이러한 반응은 몇 시간이 걸린다고 말했다.
그러나 일부 화학자들은 브라운의 거품이 원시 환경을 정확하게 표현한다고 회의 론적입니다. 브라운과 그의 동료들은 삶에 필요한 많은 복잡한 분자들로 용액을 뿌렸다. 가장 간단한 해결책조차도 생명 형성 과정의 후반 단계를 나타 냈으며, 연구에 관여하지 않은 스크립스 해양 연구소의 화학자 인 Ramanarayanan Krishnamurthy는 Live Science에 말했다. 처음부터 시작하지 않고 박스 믹스로 케이크를 굽는 것과 비슷합니다.
대조적으로, 고대 바다는 이러한 초기 분자를 형성하기에 적절한 조건을 가지고 있지 않았을 것이라고 Krishnamurthy는 말했다.
또한 기포 실험은 작은 규모로 진행되었습니다. 테스트의 한 끝에서 다음 끝으로의 온도 변화가 매우 급격했기 때문에 중요합니다. 실제로 바다 아래의 열 구배는 더 점진적이라고 Cleaves는 말했다.
그러나 브라운은 거품이 인생의 시작을위한 이상적인 장소가 될 수있는 몇 가지 이유가 있다고 주장했다. 첫째, 그들은 공기와 물 사이의 완벽한 인터페이스를 제공합니다. 공기가 없으면 삶에 필요한 많은 반응이 일어날 수 없었습니다. 예를 들어, 소분자가 복잡한 분자 스트링을 형성 할 수있게하는 반응 인 인산화는 적어도 부분적으로 건조한 조건에서 발생해야한다. 거품 안에는 문제가되지 않습니다. 비록 작지만 기포는 이러한 반응이 적어도 일시적으로 마르는 완벽한 환경을 제공합니다.
그러나 거품이 할 수있는 또 다른 중요한 역할이 있습니다 : 그것들은 질서를 만듭니다. 아직도 물에서, 분자는 일반적으로 특별한 배열없이 퍼져 나간다. 그러나 거품은 혼란스러운 세상에서 달라 붙을 분자, 그리고 아마도 인생의 시작을 제공합니다.
