Forskere fra USA og Storbritannien har vist, hvordan brændselsceller kan opstå naturligt omkring undersøiske varme kilder.
Disse brændselsceller kan have leveret energien, der satte gang i livet på Jorden for over tre milliarder år siden.
Brændselsceller ligner levende celler
»Det er en original måde at gribe problemet om livets oprindelse an på,« siger Tom Kristensen fra Universitetet i Oslo.
»Jeg har ingen alternative forestillinger imod, at en sådan forløber til stofskiftet kan have givet den energi, der skal til for at opbygge molekyler som RNA og arvestoffet DNA i de første levende celler,« fortsætter han.
Tom Kristensen er professor ved sektion for biokemi og molekylærbiologi og mener, at denne forskning kan være nyttig, for at finde ud af mere om hvordan livet opstod. Levende celler gør omtrent det samme som brændselscellen i for eksempel en hydrogenbil. De udnytter kemiske reaktioner til at danne elektrisk energi.
Den elektriske energi bruges derefter til at opbygge nye energibærende stoffer, som den levende celle har brug for.
Jern og nikkel har haft stor betydning for naturlig brændselscelle
Længe har forskerne antaget, at livet på jorden kan være opstået omkring de varme undersøiske kilder.
Kilder som disse sprøjter vand op med flere hundrede graders varme på havbunden, hvor kontinentpladerne skærer mod hinanden, og jordskorpen er tynd og varm.
De varme vandfontæner indeholder mineraler som blandt andet jern og nikkel. Mineralerne sætter sig i rørlignende former omkring åbningerne. Derfor kaldes de varme kilder også for hydrotermale skorstene.
Mineralerne jern og nikkel kan have udgjort en vigtig del af den urgamle naturlige brændselscelle - den del der kaldes elektrolytten.
Elektrolyt-membran skaber elektrisk strøm
Elektrolytten i en moderne brændselscelle virker på en lignende måde. Den skiller hydrogengas fra tanken og oxygen fra luften, oftest med en membran. Membranen lader de elektrisk ladede hydrogenatomer passere, så de kan møde oxygenet.
Men elektrolytmembranen lukker af for elektronerne, som er nødvendige for den kemiske reaktion mellem oxygen og hydrogen. De må vandre en omvej gennem en ledning og danner på den måde en elektrisk strøm.
Forskere brugte kunstig hydrotermal skorsten til at forklare livets opståen
Elektrolytmembranen i en moderne brændselscelle er ofte lavet af stoffet platina. Men platina er et sjældent stof i naturen. Jern og nikkel i de hydrotermale skorstene danner til gengæld naturlige elektrolytter.
Derfor lavede forskerne fra University of Leeds og NASA's Jet Propulsion Labroratory en kunstig hydrotermal skorsten i laboratoriet med jern og nikkel som elektrolyt.
Denne brændselscelle blev ikke så effektiv som den af platina, men gav strøm nok til, at det kan forklare, hvordan forløberen til stofskiftet opstod. Resultaterne er publiceret i tidsskriftet Astrobiology.
Energien kommer fra mitokondrierne
I mennesker og dyrs celler bliver energien produceret i det, der kaldes cellernes kraftværk, mitokondrierne. De har et membran, som på mange måder svarer til membranen i brændselscellen.
»Spændingsforskellen over mitokondriets membran pumper ladede hydrogenatomer ud af mitokondrierne. Derpå føres det ind igen, når det energibærende stof ATP produceres,« fortæller Tom Kristensen.
Han sammenligner denne mekanisme med en lillebitte roterende motor. Ser man det på den måde, er der endda en morsom sammenhæng mellem brændselscellerne i en bil og cellerne i en levende krop.
Hos forskning.no kan du se, hvordan en brændselscelle virker.
© forskning.no Oversat af Anna Bestle
