Sự sống khởi nguồn từ núi lửa

[Trương Xuân Đại]

Các mầm mống đầu tiên của sự sống trên địa cầu được hình thành nhờ hiện tượng phun trào nham thạch của núi lửa.

Trong thập niên 50 của thế kỷ trước, Stanley Miller, một sinh viên hóa tại Đại học Chicago (Mỹ), đã thực hiện thí nghiệm mô phỏng quá trình hình thành sự sống. Ông cho nước và các phân tử khí phổ biến trong bầu khí quyển cổ xưa vào nhiều bình kín để rồi tạo ra một tia lửa điện (tượng trưng cho các tia sét trên Trái đất cổ xưa) và nhận thấy nước chuyển sang màu nâu sau 6 tuần. Kết quả phân tích nước cho thấy các amino axit (các phân tử phức tạp tạo nên protein) đã hình thành từ những phân tử khí và nước trong các bình.

Phát hiện của Stanley được coi là bằng chứng cho thấy, những cấu trúc cơ bản của sự sống có thể hình thành từ các quá trình tự nhiên trên hành tinh của chúng ta.

Gần đây, Jeffrey Bada, người từng là học trò của Stanley và hiện làm việc tại Viện Hải dương học Scripps (Mỹ), vô tình nhìn thấy những chiếc bình được dùng trong thử nghiệm cách đây hơn 50 năm. Ông quyết định làm lại thí nghiệm của thày, nhưng thay vì dùng nước, ông đưa hơi nước vào bình chứa phân tử khí để mô phỏng những điều kiện vật lý trong đám mây bụi của một ngọn núi lửa đang phun trào.

(Ảnh: Volcanoes.usgs.gov)

Jeffrey và cộng sự phát hiện 22 amino axit trong bình, trong đó có 10 loại mà Stanley không ghi trong báo cáo của ông. Nhóm nghiên cứu cho rằng các dụng cụ phân tích hiện đại đã giúp họ tìm ra 10 amino axit mà Stanley không phát hiện được.

Sau khi phân tích lại các mẫu hóa chất từ thí nghiệm của Stanley, nhóm chuyên gia cũng phát hiện thêm nhiều hợp chất hữu cơ khác.

"Ngoài nước và CO2, núi lửa còn giải phóng khí H và CH4. Khí và bụi tạo thành đám mây khổng lồ ở phía trên núi lửa. Sự va chạm giữa tro và các hạt băng nhỏ li ti tạo ra các hạt mang điện tích. Hàng tỷ hạt mang điện tích sẽ tạo nên các tia sét. Do Trái đất nguyên thủy vẫn còn nóng sau khi được hình thành, sự phun trào của núi lửa có thể rất phổ biến", Jeffrey giải thích.

Trong 50 năm qua, giới khoa học đã thay đổi quan điểm về những nguyên tố từng tồn tại trong khí quyển Trái đất ở giai đoạn sơ khai. Stanley sử dụng khí metan (CH4), hydro (H) và amoniac (NH3) trong thí nghiệm của ông, nhưng ngày nay các nhà hóa học cho rằng carbon dioxide (CO2), carbon monoxide (CO) và nitơ (N) là những khí thống trị bầu khí quyển cổ xưa.
Việt Linh - Vnexpress (Theo Livescience)

 

[Khiếu Phương Lan]

Bài báo khá hay,bổ sung chi tiết hơn thí nghiệm trong sách giáo khoa bọn em, nhưng sao em thấy anh toàn viết khí hidro chỉ có 1 nguyên tử H, đã là khí thì phải là H2, phân tử chứ nhỉ

 

[Trương Xuân Đại]

Bài báo khá hay,bổ sung chi tiết hơn thí nghiệm trong sách giáo khoa bọn em, nhưng sao em thấy anh toàn viết khí hidro chỉ có 1 nguyên tử H, đã là khí thì phải là H2, phân tử chứ nhỉ

hìhì, đây là bài trích từ trang khác nên không sửa nhưng nếu ghi là H thì sai nhưng đã ghi KHÍ H thì tương đương với H2 rồi,Kiểm tra bài gốc trong Livescien rồi nhưng không thấy đề cập đến đoạn này.

 

[Trương Xuân Đại]

The Volcanic Origin of Life

How the primitive Earth cooked up proteins is a chemical mystery. These molecules - vital to biological functions - are made of long strands of hundreds of amino acids, but researchers are unclear how even some of the shortest amino acid chains, called peptides, formed prior to the dawn of living organisms.

Recent experiments have demonstrated how a volcanic gas, carbonyl sulfide (COS), may have been instrumental in the "prebiotic" build-up of peptides.

There are several mechanisms for connecting amino acids. Organisms use enzymes, and chemists have identified other catalysts that can do the job. However, Leslie Orgel from the Salk Institute points out that few of these things were ingredients of Earth's environment billions of years ago.

"With carbonyl sulfide, we have a very realistic agent," Orgel said. This gas is known to fume out of volcanoes today and was likely present in the planet's fiery past.

Orgel and colleagues formed peptides by adding COS to a watery solution containing various amino acids at room temperature. About 7 percent of the amino acids formed pairs and triplets. This peptide yield increased to as high as 80 percent when the researchers added metal ions to the solution.

The results, published in the Oct. 8 issue of the journal Science, lend credence to a theory that life arose near underwater volcanic vents, which to this day support thriving, self-contained ecosystems.

Because carbonyl sulfide breaks down quickly in water, the researchers speculate that chains of amino acids most likely formed on rocks near the COS source. Whether life could have blossomed on this ocean bed of peptides is not yet known.

Interestingly, the amino acid building blocks may not have formed at the vents but instead may have rained down in comets and meteorites. Astronomers have identified many small organic molecules in space, which opens the possibility of peptide factories being seeded on places besides Earth.

"I think it likely that other planets with volcanic activity might have this sort of chemistry," Orgel said.(LiveScience )