Mineral comum pode ter despertado as primeiras moléculas da vida

Um mineral comum, α-alumina, encontrado em abundância na crosta terrestre, pode ter desempenhado um papel crítico ao iniciar as reações químicas necessárias para o início da vida. Esta descoberta emocionante, detalhada em um estudo recente publicado em Avanços científicossugere que as superfícies dos minerais poderiam ter servido como andaimes naturais, permitindo que moléculas simples se formem nas estruturas mais complexas, essenciais para os organismos vivos.

Um dos mistérios mais duradouros da ciência é como a vida começou a partir de moléculas que não vivem. Os pesquisadores sabem há muito tempo Aminoácidosmoléculas básicas que formam proteínas poderiam ter existido no início da Terra. No entanto, permaneceu a questão -chave: como essas moléculas simples conseguiram se unir, superando barreiras em seu ambiente para formar cadeias longas essenciais para a vida?

Usando o estado da arte Simulações de dinâmica molecularDescobri idéias notáveis ​​sobre como as superfícies de alumina aprimoram significativamente a formação de cadeias de aminoácidos. Minhas simulações mostraram que a alumina superfície Atua como um modelo microscópico, atraindo moléculas de glicina do ambiente e organizando -as em correntes ordenadas.

Notavelmente, esse processo de organização acionada por minerais aumentou as possibilities de aminoácidos formando cadeias conectadas de 10 ou mais moléculas em mais de 100.000 vezes em comparação com cenários em que os aminoácidos flutuam livremente na água.

É importante ressaltar que a superfície mineral não apenas alinha as moléculas de glicina, mas também as concentra, criando uma área de alta densidade na interface mineral-água. Essa alta densidade native de aminoácidos aumenta significativamente a probabilidade de interações químicas, facilitando as condições ideais para a polimerização e o processo de formar cadeias mais longas a partir de unidades individuais.

Também investigei o papel intrigante da água nesse processo, que geralmente é esquecido em outros trabalhos. Normalmente, as moléculas de água envolvem os aminoácidos, e a montagem de moléculas de glicina requer a remoção da água em suas conchas de hidratação. Análises adicionais mostraram que o mineral estrutura atômica influenciou diretamente como as moléculas de glicina foram posicionadas e orientadas.

Moléculas de glicina preferencialmente ligadas a locais específicos na superfície da alumina, alinhando -se com sua rede atômica. Esse arranjo ordenado não apenas aumentou o número de interações entre os aminoácidos, mas também aumentou sua estabilidade e longevidade.

Esses achados fornecem informações críticas sobre as possíveis vias químicas pelas quais a vida pode ter se originado. Compreender como moléculas simples podem formar estruturas cada vez mais complexas ajuda os cientistas a reconstruir os processos que podem ter se desenrolados bilhões de anos atrás em uma terra jovem.

Além das idéias sobre a origem da vida, esta pesquisa pode ter aplicações modernas. Inspirados pelos processos naturais observados, os cientistas podem desenvolver novos materiais biomiméticos – materiais que imitam processos biológicos – para uso em áreas como medicina, biotecnologia e ciência ambiental. Por exemplo, o desenvolvimento de superfícies que replicam o modelo molecular da alumina podem levar a Materiais avançados Para catálise, administração de medicamentos ou mesmo sistemas de vida synthetic.

Ao descobrir essas interações fundamentais em superfícies minerais, não apenas nos aproximamos de responder como a vida começou em nosso planeta, mas também abrimos a porta para inúmeras possibilidades no design de novas tecnologias.

Esta pesquisa inovadora enfatiza que os minerais da Terra provavelmente tiveram um papel mais ativo no começo da vida do que se imaginava anteriormente, fornecendo um catalisador e um modelo para os primeiros processos bioquímicos. À medida que os cientistas continuam a explorar essas antigas interações moleculares, cada descoberta nos aproxima de desvendar o profundo mistério das origens da vida, tanto na Terra quanto possivelmente em outros planetas.

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Ruiyu Wang é pesquisador de pós -doutorado da Universidade de Maryland, School Park, especializado em simulações de dinâmica molecular, amostragem aprimorada e aprendizado de máquina. Sua pesquisa atual se concentra em transições de nucleação e fase em soluções aquosas em condições ambientais especializadas, com possíveis aplicações de ciência energética. Ruiyu ganhou seu Ph.D. Da Temple College, onde estudou a estrutura, dinâmica e topologia da água nas interfaces de água/sólido. Sua pesquisa de doutorado também explorou como a adsorção de íons e o carregamento da superfície influenciam as propriedades das interfaces aquosas.