.The origin of life: A paradigm shift
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.The origin of life: A paradigm shift
생명의 기원: 패러다임의 전환
뮌헨 의 루트비히 막시밀리안 대학교 LMU 화학자 Felix Müller(왼쪽)와 Luis Escobar가 새로운 프리바이오틱 분자 설계에 대해 논의하고 있습니다. 크레딧: Markus Müller / LMU MAY 12, 2022
Thomas Carell이 이끄는 LMU 화학자들의 새로운 개념에 따르면, 그것은 RNA와 펩타이드로 구성된 새로운 분자 종으로 생명체가 더 복잡한 형태로 진화하는 과정을 시작했습니다. 오래 전에 초기 지구에 생명체가 출현할 수 있었던 방법에 대한 질문을 조사하는 것은 과학에서 가장 매혹적인 도전 중 하나입니다.
더 복잡한 생명체의 기본 빌딩 블록이 형성되기 위해서는 어떤 조건이 우세했어야 합니까? 주요 답변 중 하나는 분자 생물학의 선구자인 Walter Gilbert가 1986년에 공식화한 이른바 RNA 세계 아이디어에 기반을 두고 있습니다. 가설은 핵산 A, C, G 및 U의 기본 빌딩 블록인 뉴클레오티드가 등장했다는 것입니다. 원시 수프에서 나온 짧은 RNA 분자는 뉴클레오티드에서 형성되었습니다. 이러한 소위 올리고뉴클레오티드는 이미 소량의 유전 정보를 암호화할 수 있었습니다. 이러한 단일 가닥 RNA 분자는 또한 이중 가닥으로 결합할 수 있기 때문에 분자가 스스로 복제할 수 있다는 이론적인 가능성이 생겼습니다.
각 경우에 2개의 뉴클레오티드만 서로 맞으며, 이는 한 가닥이 다른 가닥의 정확한 대응물이므로 다른 가닥의 주형을 형성함을 의미합니다. 진화 과정에서 이 복제는 개선될 수 있었고 어떤 단계에서는 더 복잡한 생명체를 낳았습니다. LMU 화학자인 Thomas Carell은 "RNA 세계 아이디어는 최적화된 촉매와 동시에 정보 코딩 특성이 있는 핵산 과 같은 복잡한 생체 분자가 나타날 수 있는 경로를 스케치한다는 큰 이점이 있습니다."라고 말했습니다.
오늘날 우리가 이해하고 있는 유전 물질은 DNA의 이중 가닥으로 구성되어 있으며, 이는 뉴클레오티드로 구성된 거대분자의 약간 변형되고 내구성이 있는 형태입니다. 그러나 가설에 문제가 없는 것은 아닙니다. 예를 들어, RNS는 특히 더 길어질 때 매우 취약한 분자입니다. 더욱이, 우리가 알고 있는 바와 같이 유전 물질 이 청사진을 제공 하는 단백질 세계와 RNA 분자의 연결이 어떻게 이루어질 수 있었는지는 분명하지 않습니다 . Nature 에 발표된 새로운 논문에서 설명한 바와 같이 Carell의 작업 그룹은 이러한 연결이 발생할 수 있는 방법을 발견했습니다. 이해하려면 RNA를 자세히 살펴봐야 합니다. 그 자체로 RNA는 복잡한 거대 분자입니다. 유전 정보를 암호화하는 4개의 표준 염기 A, C, G, U 외에도 비표준 염기도 포함하며 그 중 일부는 매우 특이한 구조를 가지고 있습니다.
이러한 비정보 코딩 뉴클레오티드는 RNA 분자의 기능에 매우 중요합니다. 우리는 현재 자연적으로 RNA 분자에 통합되는 그러한 변형된 RNA 뉴클레오사이드에 대해 120개 이상의 지식을 가지고 있습니다. 이전 RNA 세계의 유물일 가능성이 매우 높습니다. Carell 그룹은 이제 이러한 비정규 뉴클레오사이드가 RNA 세계가 단백질 세계와 연결되도록 하는 핵심 성분이라는 것을 발견했습니다. Carell에 따르면 이러한 분자 화석 중 일부는 RNA에 위치할 때 개별 아미노산 또는 심지어 작은 사슬( 펩티드 )로 스스로를 "장식"할 수 있습니다 . 이것은 아미노산 또는 펩티드가 RNA와 함께 용액에 동시에 존재할 때 작은 키메라 RNA-펩티드 구조를 생성합니다. 이러한 구조에서 RNA에 연결된 아미노산과 펩티드는 서로 반응하여 훨씬 더 크고 복잡한 펩티드를 형성합니다. "이런 식으로 우리는 유전 정보를 암호화할 수 있는 RNA-펩티드 입자를 만들고 심지어 길이를 늘리는 펩티드를 형성할 수 있었습니다."라고 Carell은 말합니다. 따라서 고대 화석 뉴클레오사이드는 RNA의 핵과 다소 유사하여 긴 펩타이드 사슬이 자랄 수 있는 코어를 형성합니다. RNA의 일부 가닥에서 펩티드는 여러 지점에서 심지어 성장하고 있었습니다. "그것은 매우 놀라운 발견이었습니다."라고 Carell은 말합니다. "순수한 RNA 세계는 없었지만 RNA와 펩타이드가 처음부터 공통 분자로 공존했을 가능성이 있습니다." 따라서 우리는 RNA 세계의 개념을 RNA-펩티드 세계로 확장해야 합니다. 펩타이드와 RNA는 진화 과정에서 서로를 지지한다고 새로운 아이디어가 제안합니다. 새로운 이론에 따르면, 처음에 결정적인 요소는 아미노산과 펩티드로 스스로를 장식할 수 있는 RNA 분자의 존재였으며, 따라서 그것들을 더 큰 펩티드 구조로 결합할 수 있었습니다. "RNA는 지속적으로 개선되는 아미노산 연결 촉매로 천천히 발전했습니다."라고 Carell은 말합니다. RNA와 펩티드 또는 단백질 사이의 이러한 관계는 오늘날까지 남아 있습니다. 가장 중요한 RNA 촉매는 오늘날에도 여전히 아미노산을 긴 펩티드 사슬로 연결하는 리보솜입니다. 가장 복잡한 RNA 기계 중 하나로 모든 세포에서 유전 정보 번역을 담당합니다.기능성 단백질로 "RNA-펩티드 세계는 따라서 닭과 달걀 문제를 해결합니다."라고 Carell은 말합니다. "새로운 아이디어는 생명의 기원을 점차 설명할 수 있는 토대를 만듭니다."
추가 탐색 연구팀은 펩타이드의 외계 기원 가능성에 대한 단서를 찾습니다. 추가 정보: Felix Müller et al, RNA-펩티드 세계의 생물학적으로 그럴듯한 시나리오, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04676-3 저널 정보: 네이처 뮌헨 루트비히 막시밀리안 대학교 제공
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메모 2205130546 나의 사고실험 oms스토리텔링
생명체가 종족번성이 가능한 이유는 복제가능한 DNA 이중가닥이 있기 때문이다. 샘플c.oss도 베이스를 복제증식하는 방식이 바로 베이스와 oss가 이중가닥의 결합식 역할을 하고 있기 때문이다. 베이스는 반드시 구조체(oss)와 결합하여야 증식한다. 서로가 떠돌다가 크기가 같은 조합은 결합할 수 있는데 그 경우수는 프랙탈이 많아질 수록 더 복잡한 복제증식이 이뤄진다.
Sample a.oms (standard)
b0acfd 0000e0
000ac0 f00bde
0c0fab 000e0d
e00d0c 0b0fa0
f000e0 b0dac0
d0f000 cae0b0
0b000f 0ead0c
0deb00 ac000f
ced0ba 00f000
a0b00e 0dc0f0
0ace00 df000b
0f00d0 e0bc0a
sample b.quasi oms(standard)
0100000010=0,2
0010000100
0001000001
0010001000
0001010000
0000100100
0000100010
2000000000
0000001001
sample b.prime oms(standard)
q0000000000
00q00000000
0000q000000
000000q0000
00000000q00
000000000q
0q000000000
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00000q00000
0000000q000
000000000q0
sample c.oss(standard)
zxdxybzyz
zxdzxezxz
xxbyyxzzx
zybzzfxzy
cadccbcdc
cdbdcbdbb
xzezxdyyx
zxezybzyy
bddbcbdca
=bigrip/zerosum, npir+c(dark energy)
sample c.oss
domain(2203080543):
-What conditions must prevail in order for the basic building blocks of more complex life forms to form? One of the main answers is based on the so-called RNA world idea formulated in 1986 by molecular biology pioneer Walter Gilbert. The hypothesis is that nucleotides, the basic building blocks of nucleic acids A, C, G, and U, emerged. Short RNA molecules from the raw soup were formed from nucleotides. These so-called oligonucleotides could already encode small amounts of genetic information. These single-stranded RNA molecules can also bind double-stranded, giving rise to the theoretical possibility that the molecule can replicate itself.
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memo 2205130546 my thought experiment oms storytelling
The reason life can thrive is because it has a double-stranded DNA that can replicate. The way that sample c.oss also replicates the base is because the base and oss play the role of a double-stranded binding. The base must be combined with the structure (oss) to proliferate. Combinations of the same size can be combined while floating around, and in that case, the more the number of fractals, the more complex replication takes place.
.As much pressure as Uranus' core: The first materials synthesis research and study in the terapascal range
천왕성 핵만큼의 압력: 테라파스칼 범위에서 최초의 재료 합성 연구 및 연구
바이로이트 대학 극도로 높은 압력과 온도에서 재료의 구조와 특성은 여전히 대부분 "인식되지 않는 영역"입니다. Leonid Dubrovinsky 교수와 그의 연구 파트너는 테라파스칼 범위(1000 기가파스칼)의 재료 합성을 위해 구축한 레이저 가열 2단계 다이아몬드 모루 셀을 사용합니다. 현장 단결정 X선 회절은 재료의 동시 구조적 특성화에 사용됩니다. 크레딧: Timofey Fedotenko.MAY 11, 2022
Jules Verne은 꿈도 꾸지 못했습니다. 바이로이트 대학의 연구팀은 국제 파트너와 함께 고압 및 고온 연구의 경계를 우주 차원으로 확장했습니다. 최초로 1테라파스칼(1,000기가파스칼) 이상의 압축 압력에서 물질을 생성하고 동시에 분석하는 데 성공했습니다. 예를 들어, 천왕성의 중심에는 그러한 극도로 높은 압력이 우세합니다. 그들은 지구 중심의 압력보다 3배 이상 높습니다.
Nature 에서 연구자들은 새로운 물질의 합성 및 구조 분석을 위해 개발한 방법을 제시합니다. 이론적인 모델은 극한의 압력-온도 조건에서 재료 의 매우 특이한 구조와 특성을 예측 합니다. 그러나 지금까지 이러한 예측은 200기가파스칼 이상의 압축 압력에서 실험에서 확인할 수 없었습니다. 한편으로는 이러한 극한의 압력에 재료 샘플을 노출시키기 위해서는 복잡한 기술적 요구 사항이 필요하고, 다른 한편으로는 동시 구조 분석을 위한 정교한 방법이 부족했습니다. 따라서 Nature 에 발표된 실험은 고압 결정학에 대해 완전히 새로운 차원을 열어줍니다.
이제 실험실에서 존재하는 물질을 만들고 연구할 수 있습니다. "우리가 개발한 방법을 사용하면 테라파스칼 범위의 새로운 물질 구조를 처음으로 합성하고 현장에서 분석할 수 있습니다. 즉, 실험이 아직 실행 중인 동안입니다. 이러한 방식으로 이전에 알려지지 않은 상태, 속성, 그리고 결정의 구조는 물질 전반에 대한 우리의 이해를 크게 심화시킬 수 있습니다. 지구 행성의 탐사와 혁신적인 기술 에 사용되는 기능성 물질의 합성에 대한 귀중한 통찰력을 얻을 수 있습니다."라고 Bavarian Geoinstitute의 Dr. Leonid Dubrovinsky가 설명합니다. BGI), 바이로이트 대학(University of Bayreuth), 출판물의 첫 번째 저자. 새로운 연구에서 연구원들은 현재 발견된 방법을 사용하여 현장에서 새로운 레늄 화합물을 생성하고 시각화하는 방법을 보여줍니다. 문제의 화합물은 새로운 질화 레늄(Re₇N₃)과 레늄-질소 합금입니다.
이 재료는 레이저 빔으로 가열된 2단계 다이아몬드 모루 셀에서 극한의 압력으로 합성되었습니다. 싱크로트론 단결정 X선 회절은 완전한 화학적 및 구조적 특성화를 가능하게 했습니다. "2년 반 전에 우리는 바이로이트에서 매우 높은 압력도 견딜 수 있는 레늄과 질소를 기반으로 한 초경량 금속 전도체를 생산할 수 있었다는 사실에 매우 놀랐습니다. 우리가 테라파스칼 범위의 고압 결정학을 적용한다면 미래에 우리는 이 방향에서 더 놀라운 발견을 할 수 있을 것입니다. 이제 극한의 압력에서 예기치 않은 구조를 생성하고 시각화하는 창의적인 재료 연구의 문이 활짝 열려 있습니다." 바이로이트 대학에서.
추가 탐색 극도로 단단하지만 금속 전도성: 연구원들은 첨단 기술 전망을 가진 새로운 재료를 개발합니다. 추가 정보: Leonid Dubrovinsky, 테라파스칼 정압에서의 재료 합성, Nature (2022). DOI: 10.1038/s41586-022-04550-2 저널 정보: 네이처 바이로이트 대학교 제공
https://phys.org/news/2022-05-pressure-uranus-core-materials-synthesis.html
.Groundbreaking “Chameleon Metal” Invented That Acts Like Many Others
다른 많은 것들처럼 작동하는 획기적인 "카멜레온 금속" 발명
주제:촉매에너지금속미네소타 대학교 미네소타 대학교 2022년 5월 11 일 변형 금속
새로운 발견은 재생 에너지 저장, 무탄소 연료 제조 및 지속 가능한 재료 제조의 효율성을 향상시킬 수 있습니다. 미네소타 대학 트윈 시티(University of Minnesota Twin Cities)가 이끄는 에너지 연구원 팀은 한 금속을 다른 금속처럼 행동하도록 전자적으로 변환하여 화학 반응을 가속화하는 촉매로 사용할 수 있는 획기적인 장치를 개발했습니다.
"촉매 콘덴서"로 알려진 제작된 장치는 새로운 특성을 제공하기 위해 전자적으로 수정된 대체 재료가 더 빠르고 효율적인 화학 처리를 초래할 수 있음을 최초로 입증한 것입니다. 본 발명은 재생 에너지 저장, 재생 연료 제조 및 지속 가능한 재료 제조와 같은 중요한 응용 분야에 비귀금속 촉매를 사용하는 새로운 촉매 기술의 길을 열어줍니다.
이 연구는 미국 화학 학회(American Chemical Society)의 주요 오픈 액세스 저널인 JACS Au 에 온라인으로 게재되었으며 편집자의 선택(Editor's Choice) 출판물로 선정되었습니다. 팀은 장치에 대한 임시 특허를 보유하고 있으며 미네소타 대학교 기술 상업화 사무소와도 협력하고 있습니다.
촉매 콘덴서 그림 미네소타 대학 연구원들은 재생 에너지 저장, 재생 연료 제조 및 지속 가능한 재료 제조와 같은 중요한 응용 분야에 비귀금속 촉매를 사용하는 새로운 촉매 기술의 문을 여는 "촉매 콘덴서"를 발명했습니다. 크레딧: 미네소타 대학교 Dauenhauer Group
지난 세기 동안 화학 처리는 우리가 일상 생활에서 사용하는 화학 물질 및 재료의 제조를 촉진하기 위해 특정 재료의 사용에 의존했습니다. 루테늄, 백금, 로듐 및 팔라듐과 같은 귀금속을 포함한 이러한 재료의 대부분은 고유한 전자 표면 특성을 가지고 있습니다. 그들은 금속과 금속 산화물로 작용할 수 있기 때문에 화학 반응을 제어하는 데 필수적입니다. 일반 대중은 자동차의 촉매 변환기 도난 증가와 관련하여 이 개념에 가장 익숙할 것입니다 . 촉매 변환기는 내부의 로듐과 팔라듐 때문에 가치가 있습니다.
사실, 팔라듐은 금보다 비쌀 수 있습니다. 이러한 값비싼 재료는 종종 전 세계적으로 공급이 부족하며 기술 발전에 주요 장벽이 되었습니다. 대체 물질의 촉매 특성을 조정하는 이 방법을 개발하기 위해 연구원들은 전자가 표면에서 어떻게 거동하는지에 대한 지식에 의존했습니다. 팀은 한 물질에 전자를 추가하거나 제거하면 금속 산화물을 다른 물질의 특성을 모방한 것으로 바꿀 수 있다는 이론을 성공적으로 테스트했습니다. 맥아더 펠로우이자 화학공학과 교수인 폴 다우엔하우어(Paul Dauenhauer)는 “원자는 실제로 전자 수를 변경하고 싶어하지 않지만 우리는 촉매 표면에서 전자 수를 조정할 수 있는 촉매 콘덴서 장치를 발명했습니다. 연구팀을 이끈 미네소타 대학의 재료과학. "이것은 화학을 제어하고 풍부한 재료를 귀중한 재료처럼 작동시키는 완전히 새로운 기회를 열어줍니다." Dauenhauer는 Lanny & Charlotte Schmidt Endowed Chair도 보유하고 있습니다. 촉매 콘덴서 장치는 나노미터 필름의 조합을 사용하여 촉매 표면에서 전자를 이동하고 안정화합니다. 이 디자인은 금속 및 금속 산화물을 그래핀 과 결합 하여 화학에 맞게 조정할 수 있는 표면으로 빠른 전자 흐름을 가능하게 하는 독특한 메커니즘을 가지고 있습니다.
Tzia Ming Onn은 "다양한 박막 기술을 사용하여 저렴하고 풍부한 알루미늄 금속으로 만든 나노 스케일의 알루미나 필름을 그래핀과 결합한 다음 다른 재료의 특성을 취하도록 조정할 수 있었습니다"라고 말했습니다. 촉매 콘덴서를 제작하고 테스트한 미네소타 대학의 박사후 연구원. "촉매의 촉매 및 전자 특성을 조정할 수 있는 실질적인 능력은 우리의 기대치를 초과했습니다." 촉매 응축기 설계는 다양한 제조 응용 분야를 위한 플랫폼 장치로 광범위하게 활용됩니다. 이 다용성은 활성 표면층의 활성화 구성 요소로 그래핀을 통합하는 나노미터 제작에서 비롯됩니다.
전자를 안정화하는 장치의 성능(또는 "정공"이라고 하는 전자의 부재)은 강력하게 절연된 내부 층의 다양한 구성으로 조정할 수 있습니다. 장치의 활성층은 또한 추가 첨가제와 함께 모든 기본 촉매 물질을 통합할 수 있으며, 그러면 값비싼 촉매 물질의 특성을 달성하도록 조정할 수 있습니다. 미네소타 대학교 화학 공학 및 재료 과학부 교수이자 연구 팀 구성원인 Dan Frisbie 교수는 "촉매 콘덴서를 다양한 제조 응용 분야에 걸쳐 구현할 수 있는 플랫폼 기술로 보고 있습니다."라고 말했습니다. "핵심 디자인 통찰력과 새로운 구성 요소는 우리가 상상할 수 있는 거의 모든 화학 물질로 수정될 수 있습니다."
팀은 가장 중요한 지속 가능성 및 환경 문제에 대한 귀금속에 촉매 콘덴서를 적용하여 촉매 콘덴서에 대한 연구를 계속할 계획입니다. 미국 에너지부와 국립과학재단의 재정 지원을 받아 재생 가능한 전기를 암모니아로 저장하고 재생 가능한 플라스틱의 핵심 분자를 제조하며 가스 폐기물을 정화하기 위한 여러 병렬 프로젝트가 이미 진행 중입니다.
참조: Tzia Ming Onn, Sallye R. Gathmann, Yuxin Wang, Roshan Patel, Silu Guo, Han Chen, Jimmy K. Soeherman, Phillip Christopher, Geoffrey Rojas, K. Andre Mkhoyan의 "프로그램 가능한 고체 산을 위한 알루미나 그래핀 촉매 콘덴서", Matthew Neurock, Omar A. Abdelrahman, C. Daniel Frisbie 및 Paul J. Dauenhauer, 2022년 5월 7일, JACS Au . DOI: 10.1021/jacsau.2c00114
https://scitechdaily.com/groundbreaking-chameleon-metal-invented-that-acts-like-many-others/
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