Výzkumníci prokázali, že pevná látka vytvořená z plazmy amoniaku a metanu může využívat sluneční světlo ke katalýze přeměny aminu na imin, což je proces potenciálně klíčový při tvorbě časných biomolekul. Studie naznačuje, že primordiální atmosféra mohla poskytnout katalyzátory potřebné pro takové transformace, což podporuje vývoj raných molekul RNA.
Grafit dopovaný dusíkem katalyzuje reakce za vzniku časných biomolekul.
Slunce, které hrálo klíčovou roli při napájení prvních biochemických molekul na Zemi, usnadnilo klíčové reakce spolu s katalyzátory, které urychlovaly chemické procesy. Skupina výzkumníků nedávno prokázala, že látka pochází z reakce amoniaku a metanu plazma Má schopnost využít světelnou energii k usnadnění přechodu z aminu na imin.
Je možné, že tento mechanismus byl hlavním přispěvatelem ke vzniku prvních biomolekul. Výsledky byly nedávno zveřejněny v časopise Angewandte Kimi.
Před třemi až čtyřmi miliardami let se na primordiální Zemi tvořily první biomolekuly, než explodoval život. Tyto rané chemické reakce však vyžadovaly katalyzátory. Shenchen Wang a tým výzkumníků z Fuzhou University v Číně zjistili, že zdrojem těchto podnětů mohla být samotná prvotní atmosféra.
Pomocí metanu a čpavku, které byly pravděpodobně přítomny ve směsi horkých plynů, které pokrývaly archejský svět, tým použil chemickou depozici par k výrobě dusíkatých sloučenin uhlíku jako potenciálních katalyzátorů. Zjistili, že v reakční komoře částice z plazmy čpavku a metanu kondenzují na povrchu a rychle rostou za vzniku pevného dusíku-uhlíkového polymeru, který vypadá jako dusíkem dopovaný grafit.
Jak tým poznamenal, nepravidelně fúzované atomy dusíku daly tomuto polymeru katalyticky aktivní místa a elektronickou strukturu, která umožnila jeho excitaci světlem. Poté se vědci zaměřili na prokázání schopnosti látky redukovat nebo oxidovat jiné látky pod vlivem světla.
Snad jednou z nejdůležitějších reakcí, které se odehrály na rané Zemi, byla tvorba iminů. Iminy, také označované jako Schiffovy báze, jsou formou dehydrogenovaných aminů, což jsou sloučeniny složené z uhlíku, dusíku a vodíku. Mnoho chemiků předpokládá, že na primordiální Zemi mohly iminy pomoci vytvořit první genetické molekuly z ribonukleárních buněk. kyselý (RNA). Wang a jeho tým jsou schopni prokázat, že plazmou generovaný katalyzátor dokáže přeměnit aminy na iminy pouze pomocí slunečního světla.
Tým říká, že fotokatalyzátory na bázi nitridu uhlíku, jako je ten, který se vytváří v plazmatu, mohou vydržet miliony let a produkovat důležité chemické meziprodukty. Kromě toho může sloužit jako zdroj sloučenin obsahujících uhlík a dusík. Prokázáním, že je možné vyrobit takový katalyzátor pouze za použití plynů a podmínek přítomných v rané zemské atmosféře, studie vrhá nové světlo na možnou evoluční cestu biomolekul.
Odkaz: „Plazmově zesílená chemická depozice redoxně aktivního dusíku obsahujícího uhlíku z plynů NH3 a CH4“ od Yan Wang, Yuan Xingfang, Yankun Wang, Haisoo Wu, Masakazu Anbu a Jamie C. Yu a Shenzhen Wang, 22. června 2023, Mezinárodní vydání Angewandte Chemie.
doi: 10.1002/anie.202307236
Studie byla financována Národním programem výzkumu a vývoje klíčových technologií v Číně, Národní nadací přírodních věd Číny a Projektem 111.
„Hudební učenec. Spisovatel. Zlý slanina evangelista. Hrdý twitter narkoman. Myslitel. Milovník internetu. Jemně okouzlující hráč.“
