스탠포드 대학의 새로운 연구에 따르면 물방울 사이의 "미세 번개"에 의해 생성된 지속적인 전기 충격으로 생명이 시작되었을 수 있다고 합니다. 진화계통에서 가장 중요한 누락된 연결고리는 첫 번째입니다. 살아있는 세포는 무생물에서 어떻게 발생하는가? 초기 지구에는 우리가 알고 있는 생명에 필요한 성분을 함유한 원시 수프가 있었다는 견해가 있습니다. 필요한 것은 무기 화합물을 유기물로 바꾸는 화학 반응을 시작하는 특정 촉매뿐이었습니다.
가장 오래 지속되는 아이디어 중 하나는 번개가 이러한 불꽃을 제공할 수 있다는 것입니다. 1952년 획기적인 Miller-Ulay 실험에서는 물과 가스(초기 지구 대기를 나타내는 데 사용됨)가 들어 있는 플라스크에 전기 충격을 가하여 특정 아미노산과 기타 중요한 생체 분자가 생성된다는 사실을 발견했습니다.
그러나 이 가정에는 몇 가지 문제가 있습니다. 만약 이 과정이 바다에서 일어난다면, 결과로 나오는 화학물질은 너무 묽어서 생명이 광범위하게 시작될 수 없을 것입니다. 얕은 연못에서 발생한다면 그 작은 공간에서 번개가 칠 가능성은 거의 없습니다.
새로운 연구에서 스탠포드 대학 과학자들은 전기 에너지가 보다 일반적이고 안정적인 소스, 즉 미세 번개라고 불리는 소스에서 나올 수 있다고 제안합니다. 바다의 파도나 폭포 같은 것에서 물방울이 공기 중으로 방출되면 그 사이에 작은 전하가 형성됩니다. 이러한 작은 전기 충격은 외부 전기 없이도 복잡한 화학 반응을 유발할 수 있습니다.
이번 연구의 선임 저자인 Richard Zare는 “미세하게 대전된 물방울 사이의 미세 방전은 이전에 Miller-Ulay 실험에서 관찰된 모든 유기 분자를 생성했으며, 우리는 이것이 생명체의 구성 요소를 형성하는 분자의 사전생물적 합성을 위한 새로운 메커니즘이라고 믿습니다.”라고 말했습니다.
이 아이디어를 테스트하기 위해 연구원들은 Miller-Ulay 실험의 업데이트된 버전을 수행했습니다. 실험이 시작되었을 때 탱크에는 질소, 메탄, 이산화탄소, 암모니아 등 초기 지구를 시뮬레이션한 가스가 채워져 있었습니다. 그들은 가스 혼합물에 실온의 작은 물방울을 뿌렸습니다.
자세히 조사한 결과, 큰 물방울은 양전하를 띠는 경향이 있는 반면, 작은 물방울은 음전하를 띠는 경향이 있음을 발견했습니다. 기본 물리학은 반대 전하를 띤 물방울이 서로 접근할 때 작은 전하가 그 사이를 뛰어넘는다는 사실을 알려줍니다.
일반적인 상황에서는 너무 빨라서 볼 수 없지만 연구자들은 고속 카메라를 사용하여 작은 빛의 섬광을 포착하여 이러한 현상이 존재한다는 것을 확인했습니다.
중요한 것은 고대 대기 샘플에서는 물을 뿌리는 것만으로도 공기를 이온화하고 시안화수소, 글리신, 우라실과 같은 탄소-질소 결합을 가진 유기 분자의 형성을 촉발하기에 충분했다는 것입니다. 이러한 결합은 유기화학에서 가장 흔한 결합 중 하나이며, 이러한 결합이 발생하는 분자는 단백질과 DNA의 구성 요소를 제공합니다.
연구진은 “번개는 간헐적이고 예측할 수 없는 현상이고 워터 제트는 지구상에서 매우 흔하다는 점을 감안할 때 우리의 결과는 탄소-질소 결합의 비생물적 형성을 위한 또 다른 가능한 경로를 제공한다고 믿습니다.”라고 썼습니다. "이것은 파도, 폭포 및 기타 물줄기가 지구상의 많은 양의 유기 화합물을 휘젓고 이러한 구성 요소가 결국 최초의 생명체로 축적되기 시작했을 수 있음을 의미합니다."
이 연구는 Science Advances 저널에 게재되었습니다.