一个激发生命的隐藏反应？
尿素是全球生产的最重要的工业化学品之一。 它用作肥料，用于生产合成树脂和炸药，以及用作清洁汽车废气的燃料添加剂。 尿素也被认为是形成生物分子（如 RNA 和 DNA）的潜在关键组成部分，这与生命起源问题有关。 到目前为止，尿素本身在早期地球上的起源尚未得到最终澄清。 A 研究团队由苏黎世联邦理工学院物理化学教授 Ruth Signorell 领导的研究人员发现了一种以前未知的尿素形成反应途径，这可能提供答案。 这项研究刚刚发表在《科学》杂志上。 水面化学 从氨 （NH₃） 和二氧化碳 （CO2） 中工业生产尿素需要高压和高温或化学催化剂。 酶使相同的反应在人类中发生，并且动物，从尿素等蛋白质的分解中去除有毒的氨。 由于这种简单的分子含有氮和碳，并且可能存在于无人居住的早期地球上，因此许多研究人员将尿素视为复杂生物分子的可能前体。 “在我们的研究中，我们展示了尿素可能在益生元地球上形成的一种方式，”Signorell 说 - “即水分子与大气气体相互作用的地方：在水面上。 反应器位于液滴 Signorell 的团队研究了微小的水滴，例如在海浪和细雾中发现的水滴。 研究人员观察到，在环境条件下，尿素可以由液滴表层的二氧化碳 （CO2） 和氨 （NH₃） 自发形成。 空气和液体之间的物理界面在水面上创造了一个特殊的化学环境，使自发反应成为可能。 由于液滴相对于其体积具有非常大的表面积，化学反应主要发生在该表面附近。 在这个区域形成化学浓度梯度，它就像一个微型反应器。 水滴界面层的 pH 梯度创造了所需的酸性环境，这开辟了在液体中不会发生的非常规途径。 “这种反应的显着之处在于它是在没有任何外部能量的环境条件下发生的，”Mercede Mohajer Azizbaig 解释说，两位第一作者之一。 这不仅从技术角度使该过程变得有趣，而且还为可能对进化具有重要意义的过程提供了有价值的见解。 了解地球早期的窗口 生命起源目前是大量广泛研究的主题，正在探索不同的方法。 第一作者 Pallab Basuri 解释说：“鉴于这样一个有争议的研究领域，支持我们的观察。 来自奥本大学的合著者 Evangelos Miliordos 和 Andrei Evdokimov 的理论计算支持了实验结果，并证实液滴上的尿素反应是在没有任何外部能源供应的情况下发生的。 结果表明，这种自然反应也可能在早期地球的大气中发生——一种富含 CO2 的大气层，可能含有少量的氨。 在这种环境中，水性气溶胶或者雾滴可能充当天然反应器，其中形成尿素等前体分子。 “我们的研究表明，看似平凡的界面如何变成动态的反应空间，这表明生物分子的起源可能比以前认为的更常见，”Signorell 说。 从长远来看，CO2 和氨在环境条件下的直接反应也可能具有气候友好型尿素和下游产品生产的潜力。