Em 1953, o químico americano Stanley Miller tinha notoriamente eletrificada uma mistura de gás simples e água para simular relâmpagos ea atmosfera de Terra primitiva. O experimento-revolucionária que rendeu uma sopa de castanha de aminoácidos-ofereceu um potencial cenário simples para a origem dos blocos de construção da vida. O trabalho de Miller deu à luz a pesquisa moderna sobre a química pré-biótica e as origens da vida.
Nos últimos 60 anos, os cientistas investigaram outras fontes de energia possíveis para a formação de blocos de construção da vida, incluindo a luz ultra-violeta, impactos de meteoritos, e fontes hidrotermais profundas. Agora. pela primeira vez, os pesquisadores reproduziram os resultados do experimento de Miller-Urey em uma simulação de computador, produzindo uma nova visão sobre o efeito da eletricidade sobre a formação de blocos de construção da vida no nível quântico.
Neste novo estudo, Antonino Marco Saitta, da Université Pierre et Marie Curie, Sorbonne, em Paris, na França e seus colegas queriam rever o resultado de Miller com campos elétricos, mas a partir de uma perspectiva quântica. Saitta e coautor do estudo Franz Saija, dois físicos teóricos, que recentemente aplicou um novo modelo quântico para estudar os efeitos de campos elétricos na água, que nunca tinha sido feito antes. Depois de encontrar um documentário sobre a obra de Miller, que perguntou se a abordagem quântica pode funcionar para o famoso experimento de ignição por descarga.
O método também lhes permitiria acompanhar os átomos individuais e moléculas através do espaço e tempo e, talvez, dar uma nova visão sobre o papel da eletricidade na obra de Miller.
"O espírito do nosso trabalho foi mostrar que o campo elétrico é parte disso", disse Saitta ", sem envolver necessariamente um raio ou uma faísca."
Tal como na experiência inicial Miller, Saitta e Saija submetida uma mistura de moléculas que contêm átomos de carbono, azoto, oxigénio e hidrogénio a um campo eléctrico. Como esperado, a simulação produziu glicina, um aminoácido que é um dos blocos de construção das proteínas mais simples, e um dos produtos mais abundantes no experimento de Miller original.
Um típico intermediário na formação de ácidos aminados é a pequena molécula de formaldeído.
Formaldeído - Um típico intermediário na formação de ácidos aminados.
Mas sua abordagem também produziu alguns resultados inesperados. Em particular, o modelo sugere que a formação de aminoácidos no cenário Miller pode ter ocorrido através de uma via química mais complexa do que se pensava anteriormente.
Um típico intermediário na formação de ácidos aminados é a pequena molécula de formaldeído. Mas a sua simulação mostrou que, quando submetido a um campo eléctrico, a reacção favorecida um intermediário diferente, a molécula de formamida.
Acontece, formamida poderia ter não só desempenhou um papel crucial na formação de blocos de construção da vida na Terra, mas também em outros lugares.
"Nós não estávamos procurando por ele, ou esperando por isso", disse Saitta. "Nós só soube depois do fato, por meio da revisão da literatura científica, que é uma pista importante na química pré-biótica."
Por exemplo, a formamida foi recentemente mostrado ser um ingrediente chave para fazer alguns dos blocos de construção de ARN, nomeadamente guanina, na presença de luz ultra-violeta.
Formamida recentemente também tem sido observada no espaço-nomeadamente um cometa e numa proto estrela do tipo solar. Pesquisas anteriores também mostraram que formamida podem formar quando cometas ou asteróides impactar a Terra.
"A possibilidade de novas rotas para fazer aminoácidos sem formol intermediário é novo e ganhando terreno, especialmente em contextos extraterrestres", escreveram os autores. "A presença de formamida pode ser uma impressão digital mais revelador de aminoácidos terrestres e extraterrestres abióticos."
No entanto, Jeff Bada, que era um estudante de pós-graduação de Miller na década de 1960 e passou sua carreira trabalhando sobre a origem da vida, permanece cético sobre seus resultados e abordagem teórica. "Seu modelo pode não representar significativamente o que acontece em uma solução", diz ele. "Sabemos que há uma grande quantidade de formaldeído feito no experimento de descarga de faísca. Eu não acho que a reação formamida seria significativo em comparação com a reação tradicional. "
Mas Saitta aponta que formamida é muito instável, por isso pode não durar o suficiente para ser observada em experimentos reais Miller. "Na nossa simulação, formamida sempre formados espontaneamente. E foi uma espécie de cadinho-lo seria ou dividir-se em água e cianeto de hidrogénio, ou combinar com outras moléculas e formar o aminoácido glicina. "
Outro insight fundamental de seu estudo é que a formação de alguns dos blocos de construção da vida podem ter ocorrido em superfícies minerais, já que a maioria têm fortes campos elétricos naturais.
"O campo elétrico de superfícies minerais podem ser facilmente 10 ou 20 vezes mais forte do que a do nosso estudo", disse Saitta. "O problema é que ele só funciona em um alcance muito curto. Assim, a sentir os efeitos, as moléculas teria de ser muito estreita para a superfície. "
"Eu acho que este trabalho é de grande importância", disse François Guyot, geoquímico do Museu Francês de História Natural. "Em relação às superfícies minerais, fortes campos elétricos, sem dúvida, existem em sua proximidade imediata. E por causa do seu importante papel na reactividade de moléculas orgânicas, que pode melhorar a formação de moléculas mais complexas por um mecanismo diferente a partir da concentração de espécies reactivas geométrico, um mecanismo proposto muitas vezes quando as superfícies minerais são invocados para explicar a formação do primeiro biomoléculas ".
Uma das principais hipóteses no campo da origem da vida sugere que reações prebióticos importantes pode ter ocorrido em superfícies minerais. Mas até agora os cientistas não compreendem inteiramente o mecanismo por trás dele. "Ninguém realmente olhou para os campos elétricos em superfícies minerais", disse Saitta. "Meu sentimento é que provavelmente há algo para explorar lá."
Seus resultados são publicados esta semana na revista Proceedings periódico científico da Academia Nacional de Ciências.
The Daily Galaxy via Johnny Bontemps / http: //www.astrobio.net/
Crédito da imagem: http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/f/f2/Rinjani_1994.jpg
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