Microdroplets’ chemical wizardry could have given life a helping hand — ABC Chemicals

Сокращение капель может пролить свет на загадки пребиотической эры и предложить новый способ сделать зеленую химию

Microdroplets’ chemical wizardry could have given life a helping hand - ABC Chemicals

Крошечные капли воды, обнаруженные в облаках, морских брызгах и гейзерах, могут самопроизвольно снижать содержание сахара и других важных метаболитов на их поверхности. Эти микрокапельки дают правдоподобное объяснение созданию сахаров и других простых органических молекул до существования жизни на Земле, поскольку не требуется никакого восстановителя или приложенного заряда.

Группа исследователей во главе с Ричардом Заре из Стэнфордского университета в США наткнулась на это открытие, пытаясь создать золотые пленки и наночастицы с использованием капель воды с добавлением боргидрида натрия.

«Я сказал своей группе, давайте сделаем контроль — давайте удалим восстановитель, который мы использовали. Мы просто использовали воду, и, к моему удивлению, она производила наночастицы золота в каплях », — говорит Заре.

После большой работы команда установила, что эти результаты не могут быть объяснены загрязнением. Итак, они попробовали это снова — на этот раз с обычными биомолекулами. Прокачивая шприц, содержащий такие соединения, как пируват и фумарат, растворенные в воде, через распыляющий газ, они производили микрокапельки, которые затем пропускали через масс-спектрометр. В трех из четырех случаев они обнаружили, что более 90% органических соединений в растворе было восстановлено.

Исследователи также смогли визуально подтвердить это явление с помощью флуоресцентной визуализации микромасштабных капель, содержащих чувствительный к восстановлению краситель.

Хотя Заре и его команда не знают точно, что происходит, они предполагают, что эффект можно объяснить тремя явлениями: повышенная концентрация гидроксильных ионов, очень большое электрическое поле на границе раздела воздух-вода и отсутствие трехмерной водородной связи. «Где вы можете получить электрон из воды? спрашивает Заре. «Ответ, я считаю, это гидроксильный анион».

Все живые организмы на Земле используют ферменты, чтобы катализировать их метаболические пути, но когда жизнь началась, ферменты отсутствовали. Эта загадка привела ученых к предположению о существовании неферментативного метаболического пути. «Мы уже проделали работу, показав, что сахара и фосфорная кислота, которые сами по себе не реагируют, в каплях образуют такие вещества, как рибозофосфат. Итак, мы видели, что капельки обладают способностью к химии », — говорит Заре.

Команда также считает, что этот эффект может предложить новый способ создания зеленой химии. Используя туман, можно добиться масштабного сокращения, используя только воду.

«Если вы возьмете 1-литровый стакан и наполните его водой, и вы сделаете из воды одну микронную каплю, у вас будет что-то вроде 3000 м.2 площадью около половины футбольного поля, — говорит Заре.

«[Эта работа] показывает, что водные поверхности обладают этой особой химической способностью или сродством вызывать химические реакции, которые мы не видим в объемной воде», — комментирует Илан Бенджамин, химик из Университета Калифорнии, Санта-Крус в США, который не был вовлечен в исследование. «Это имеет много последствий для химии атмосферы и, возможно, даже происхождения жизни».

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *