タイタンでの原細胞膜の自己組織化は不可能であることが判明した

ビデオ: タイタンでの原細胞膜の自己組織化は不可能であることが判明した

ビデオ: 【高校生物】 細胞12 細胞膜の性質(14分) 2022, 12月
タイタンでの原細胞膜の自己組織化は不可能であることが判明した
タイタンでの原細胞膜の自己組織化は不可能であることが判明した
Anonim
Image
Image

タイタンに仮想的に存在する膜のコンピューターシミュレーションは、それらの熱力学的不安定性を示しています。これは、そのような構造の確立された速度論的および動的安定性を考慮に入れても、それらの自発的な外観が消えることはほとんどないことを意味します。しかし、タイタンでの架空の生活は膜を必要としない可能性があります、と著者はジャーナルサイエンスアドバンシスに書いています。

地球上で知られている生命は、膜のおかげでのみ存在することができます。原則として、複雑な生物は、疎水性の端が内側に、親水性の端が外側にある、タンパク質と脂質の2つの層からなる閉じた表面であるビリピッド膜を使用します。生体膜には、物質の選択的浸透、細胞間相互作用の確保、限られた量内での高濃度の目的代謝物の維持など、多くの機能があります。

チタンは、宇宙生物学の観点から最も有望な物体の1つです。約90ケルビンの低い表面温度にもかかわらず、この衛星はガスエンベロープを持ち、かなりの重力があり、液体の形で大量の物質があり、降水と進行中の循環に関連する表面の顕著な季節変化もあります炭化水素。また、タイタンの大気中の太陽光の影響下で、多くの反応が発生する可能性があり、その結果、かなりの化学エネルギーを持つ物質(たとえば、水素分子、アセチレン、シアン化水素)が形成されます。

オパリンの仮説によれば、原始的な膜は本格的な生命の前に発生し、その出現と発達を確実にしました。同様の論理に従って、科学者たちはタイタンに同様の構造が独立して出現する可能性を示唆しています。適切な形成が理論的に見出されました-それはアゾトソームと呼ばれ(リポソームと同様ですが、窒素含有量が高い)、アクリロニトリルが主成分の役割に適した選択肢であることが判明しました。このような膜は、地球の極性と反対の極性(内側の親水性部分、外側の疎水性部分)を持ち、タイタンの条件下で速度論的に安定している必要があります。さらに、この衛星では顕著な量のアクリロニトリルが発見されています。

チャルマース工科大学のマーティン・ラームが率いるスウェーデンの化学者は、熱力学的観点からニトロソームの構造を研究しました。地球上の生体膜と非生物膜およびミセルは、それらの成分の溶液よりも総エネルギーが低い状態であることが判明したため、独立して形成できることが知られています。著者らは、これはニトロノソームには当てはまらないことを示しました。アクリロニトリルからの分子氷はエネルギーが低いのです。

小さな極性分子は液体メタン(タイタンの湖や海の主成分)に溶けにくく、分子の予想される基底状態はより複雑であるため、分子氷が最も熱力学的に好ましい構成の主な候補であることがわかります。エタン-それはいずれにせよ固体結晶です。

新しい研究では、化学者は密度汎関数理論アプローチを使用して、以前の実験で見つかったアクリロニトリル氷の4つの相の比エネルギーを計算しました。著者らは、ニトロソームの動的安定性を確認し、それらの相対的安定性を実証することができました。これらは、位置エネルギーの局所的な最小値に対応します。ただし、Pna21構造の分子氷は、液体メタンへの溶解を考慮すると、90ケルビンの温度で窒素ソームよりも1モルあたり8〜11キロジュールの方が有利であることが判明しました。一般に、研究者たちは、そのような低温での物質の状態のギブス分布に基づいて、統計的に不可能なアクリロニトリルの千分子からのニトロソームの自己組織化を呼びました。

しかし、科学者たちは、彼らの研究がタイタンの居住性の仮説に終止符を打つとは信じていません。彼らは、地球上の膜の重要な役割の1つである、局所的なエントロピーの減少を提供し、貴重な可溶性物質が大量の周囲の水で希釈されないようにすることは、タイタンの文脈では関係がないと述べています。そのような条件での仮想的な生命の高分子、およびそのような化合物は、今日の生命に絶対に必要であると考えられており、固体の形であり、溶解するリスクはありません。化学者はまた、タイタンでの仮想的な生活は、水素、アセチレン、シアン化水素などの小分子の輸送に依存している必要があり、膜はそれらの拡散を防ぐことができると説明しています。したがって、彼らは(正直に言って、作業のこの部分全体を純粋に推測的なものと呼んでいますが)、Titanでは膜はまったく必要ないと信じています。

以前、科学者は脂質膜を使用して摂氏-263度で水の非凍結を達成し、分子機械を使用して細胞膜を掘削し、月の歴史の中で生命が理論的にその表面に存在する可能性がある2つの期間を特定しました。

トピックによって人気があります

人気の投稿