초기 지구 화학 잠금 해제: 소금

도쿄공업대학

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크레딧: Tokyo Tech

수십억 년 전, 지구는 활화산과 가혹한 대기, 그리고 확실히 생명체가 없는 극도로 적대적인 행성이었습니다! 그러나 이 생물 이전의 지구는 초기 환경에서 파생된 다양한 비생물적 유기 분자로 채워져 있었으며, 이는 결국 생명의 기원으로 이어진 화학 반응을 겪었습니다. 생물 이전 시대에 풍부했던 그러한 비생물적 분자의 한 종류는 현대 생활에 필수적인 𝛼-아미노산의 구조와 다소 유사한 구조를 가진 𝛼-히드록시산(𝛼HA) 단량체였습니다. 그러나 현재 생물학에서의 풍부함은 낮습니다.

𝛼HA 단량체의 탈수 및 재수화로 생성된 폴리에스테르 미세액적은 원형세포 모델로 제안되었으며 원시 수성 환경 내의 염과 같은 다양한 원시 분석물질과 상호작용하고 이를 흡수하는 일종의 원시 구획일 수 있습니다. 그러나 폴리에스테르 미세액적 내 염-폴리에스테르 상호작용과 염분 흡수는 적절한 분석 기술이 부족하여 제대로 연구되지 않은 상태입니다.

이러한 이해의 격차를 해소하기 위해 RIKEN(구 도쿄 공과 대학)의 특별 박사후 연구원 Chen Chen과 도쿄 공과 대학 지구 생명 과학 연구소의 특별 임명 부교수 Tony Z. Jia가 이끄는 연구팀은 최근에는 폴리에스터 미세액적에 대한 염분 흡수 효과를 조사하기 위한 새로운 전략을 제시했습니다. 2023년 5월 18일 Small Methods에 발표된 그들의 획기적인 연구는 기존의 분광학 및 생물물리학적 방법을 사용하여 폴리에스터 미세액적에 의한 염분 흡수를 특성화하고 염 매개 거동을 이해하는 새로운 방법을 제안했습니다.

"𝛼HA 및 폴리에스터와 같은 원시 분자는 현재 생명체에서 아미노산만큼 일반적으로 사용되지는 않지만 지구상 생명의 기원을 가져온 원시 화학 시스템의 진화의 토대를 마련했을 수 있습니다. 폴리에스터와 폴리에스터의 상호 작용 조사 소금과 같은 다양한 프리바이오틱스 분석물질과 폴리에스터 방울이 소금을 흡수할 수 있는지 여부를 결정하는 것은 원시 구획에서 나타나는 관련 기능에 대한 통찰력을 제공할 수 있다고 Jia 교수는 설명합니다.

𝛼ᴅ🌙-3-페닐락트산(PA)과 같은 HA는 초기 지구 모방 조건에서 탈수를 거쳐 젤 같은 폴리에스테르를 형성할 수 있습니다. 추가 재수화로 인해 막이 없는 미세액적이 조립됩니다. 이러한 막이 없는 액적은 이전에 핵산, 작은 유기 분자 및 단백질과 같은 원시 분석물을 분리하는 것으로 밝혀졌습니다.

연구에서는 생명체가 고대 수성 환경에서 시작되고 진화했다는 가설을 세웠습니다. 폴리에스터 미세액적이 원시 수성 환경에 존재한다면 원시 수성 환경에서 발견되는 주요 분석물질인 염도 흡수했을 수 있으며, 이로 인해 미세액적의 구조도 변경될 수 있습니다. 이에 연구팀은 PA(중성 단량체), 말산(산성 측쇄를 갖는 단량체), 4-아미노-2-하이드록시부티르산(염기성 측쇄를 갖는 단량체) 등 다양한 𝛼HA를 탈수 합성에 적용했다. , 이어서 수성 매질에서 재수화하여 중성, 산성 잔류물 함유 및 염기성 잔류물 함유 폴리에스테르 미세액적을 생성합니다. 사실, 이 연구는 산성 잔류물을 함유한 폴리에스테르 미세액적의 타당성을 최초로 보여준 것입니다! 그런 다음 그들은 초기 해양에 풍부했을 수 있는 다양한 농도의 다양한 염화물 염(NaCl, KCl, MgCl2 및 CaCl2)으로 구성된 수용액에서 폴리에스터 미세 방울을 배양했습니다.

염분 흡수 후, 폴리에스테르 미세액적은 유도 결합 플라즈마 질량 분석법(ICP-MS)을 활용하는 새로운 분석 기술을 적용하여 미세액적 내의 염 양이온 농도를 분석했습니다. 분석은 공동 사용 공동 보조금의 일환으로 ICP-MS가 위치한 오카야마 대학교 행성 재료 연구소의 꿩 기념 연구소 연구원과 협력하여 수행되었습니다. 또한, 각각 고유한 전문성을 가진 다른 구성원들과 협력하여 ICP-MS를 제타 전위 분석, 광학 밀도, 동적 광산란 및 마이크로 라만 이미징과 같은 다른 분광학 및 생물물리학 분석 방법과 결합하여 세부적으로 연구했습니다. 소금 흡수가 미세 물방울의 표면 전위, 물방울 탁도, 크기 및 내부 수분 분포에 각각 어떻게 영향을 미치는지.