Одним из самых интригующих вопросов науки остается загадка происхождения жизни. Какие химические процессы привели к появлению первых биомолекул, таких как РНК и ДНК? Среди множества гипотез особое место занимает теория, согласно которой ключевую роль в этом процессе могла сыграть мочевина — простая молекула, содержащая углерод и азот.
Исследование, проведенное группой ученых из ETH Zurich под руководством профессора Рут Синьорелл, обнаружили, что мочевина может спонтанно формироваться на поверхности микроскопических водных капель — без каких-либо дополнительных источников энергии.
Исследователи ETH Zurich обнаружили, что ключ к разгадке кроется в поверхностном слое мельчайших водных капель, таких как те, что образуются в морских брызгах или тумане. Оказалось, что на границе между водой и воздухом создается уникальная химическая среда, где CO₂ и аммиак могут спонтанно реагировать с образованием мочевины — без какого-либо внешнего энергетического воздействия.
Особенность этого процесса заключается в том, что поверхность капли воды представляет собой динамичную химическую зону. Здесь формируются градиенты pH и концентраций, которые действуют как микроскопический реактор. В частности, кислая среда на границе раздела фаз способствует реакциям, которые в объеме жидкости были бы невозможны.
Эксперименты подтвердили, что реакция протекает при обычных температуре и давлении, что делает этот механизм особенно значимым для теорий абиогенеза. Теоретические расчеты, выполненные сотрудниками Университета Оберна, дополнительно подтвердили, что процесс энергетически выгоден и не требует внешних стимулов.
Помимо фундаментального значения, это открытие может иметь и практические последствия. Прямой синтез мочевины из CO₂ и аммиака в мягких условиях открывает путь к более экологичным методам ее промышленного производства, что особенно актуально в контексте сокращения выбросов углекислого газа.
Исследование демонстрирует, как, казалось бы, простые физико-химические процессы на границе раздела фаз могли сыграть решающую роль в зарождении жизни. Оно также напоминает нам, что некоторые из самых важных химических реакций могут происходить в самых неожиданных местах — даже на поверхности крошечной капли воды.