Нова технологія надає нову інформацію, як виникло життя на Землі

Нова технологія надала новий погляд на давню таємницю: як виникло життя на Землі? До появи життя на нашій планеті, під час того, що дослідники називають добіотичною стадією, атмосфера була менш щільною. Це означало, що високоенергетичне випромінювання з космосу було всюдисущим і іонізованим молекулами. Деякі припускають, що невеликі водяні калюжі, що містять сечовину – органічну сполуку, необхідну для утворення нуклеооснов – піддалися цьому інтенсивному випромінюванню, що призвело до перетворення сечовини в продукти реакції. Вони слугували б будівельними блоками життя: ДНК і РНК.

Але щоб дізнатися більше про цей процес, вченим потрібно було глибше зануритися в механізм іонізації та реакції сечовини, а також шляхи реакції та розсіювання енергії.

Міжнародна спільна група, до складу якої входить автор-кореспондент Чжун Інь, який зараз працює доцентом Міжнародного центру інновацій у сфері синхротронного випромінювання Університету Тохоку (SRIS), а також колеги з Женевського університету (UNIGE) та ETH Zurich (ETHZ), а також Університет Гамбурга змогли відкрити більше завдяки інноваційному підходу рентгенівської спектроскопії.

Технологія, яка використовує джерело світла з високою гармонікою та субмікронний плаский струмінь рідини, дозволила дослідникам досліджувати хімічні реакції, що відбуваються в рідинах, із незрівнянною тимчасовою точністю. Важливо те, що новаторський підхід дозволив дослідникам досліджувати складні зміни в молекулах сечовини на фемтосекундному рівні, який становить квадрильйонну частку секунди.

«Ми вперше показали, як молекули сечовини реагують після іонізації», — каже Їнь. «Іонізаційне випромінювання пошкоджує біомолекули сечовини. Але при розсіюванні енергії випромінювання сечовини проходять динамічний процес, який відбувається на фемтосекундному часовому масштабі».

Попередні дослідження, які вивчали молекулярні реакції, обмежувалися газовою фазою. Щоб поширити це на водне середовище, яке є природним середовищем для біохімічних процесів, групі довелося розробити пристрій, який міг би генерувати ультратонкий струмінь рідини товщиною менше однієї мільйонної частки метра в межах вакуум. Більш густий струмінь перешкоджав би вимірюванням, поглинаючи частину використовуваного рентгенівського випромінювання.

Їн, який виступав як провідний експериментатор, вважає, що їхній прорив дає більше, ніж відповідь на те, як утворилося життя на Землі. Це також відкриває новий шлях у новій науковій галузі атохімії. «Коротші світлові імпульси необхідні, щоб зрозуміти хімічні реакції в режимі реального часу та розсунути межі в атохімії. Наш підхід дозволяє вченим спостерігати молекулярний фільм, стежачи за кожним кроком процесу». Джерело