Abiyogenez
Uygun jeolojik ortamlar > Derin deniz hidrotermal bacaları

Daha fazla bilgi: Hidrotermal baca
İlk mikrofosiller, metan, amonyak, karbondioksit ve hidrojen sülfür gibi mevcut yaşam için zehirli olan gazların bulunduğu sıcak bir dünyadan gelmiş olabilir. Yaşam ağacının analizi, termofilik ve hipertermofilik bakteri ve arkeaları köke en yakın yere yerleştirerek yaşamın sıcak bir ortamda evrimleşmiş olabileceğini düşündürmektedir. Derin deniz ya da alkali hidrotermal baca teorisi, yaşamın denizaltı hidrotermal bacalarında başladığını ileri sürmektedir. Martin ve Russell, "yaşamın, sülfit bakımından zengin hidrotermal sıvı ile Hadeen okyanus tabanının demir (II) içeren suları arasındaki redoks, pH ve sıcaklık gradyanında bir sızıntı bölgesi hidrotermal höyüğündeki yapılandırılmış demir monosülfit çökeltilerinde evrimleştiğini" öne sürmüşlerdir. Fosilleşmiş sızıntı bölgesi metal sülfür çökeltilerinde gözlemlenen doğal olarak ortaya çıkan üç boyutlu bölmeler, bu inorganik bölmelerin serbest yaşayan prokaryotlarda bulunan hücre duvarlarının ve zarlarının öncüleri olduğunu göstermektedir. FeS ve NiS'in hidrotermal sıvının bileşenleri olan karbonmonoksit ve metilsülfürden asetil-metilsülfür sentezini katalize etme konusundaki bilinen kabiliyeti, biyotik öncesi sentezlerin bu metal-sülfür duvarlı bölmelerin iç yüzeylerinde meydana geldiğini göstermektedir."
Bunlar, ultra-mafik olivinin deniz suyuyla serpantinleşmesi ve karbondioksit bakımından zengin okyanus suyuyla pH arayüzeyinin bir sonucu olarak hidrojen bakımından zengin sıvıların deniz tabanının altından çıktığı yerlerde oluşur. Bacalar, elektron vericilerin (moleküler hidrojen) elektron alıcılarla (karbondioksit) reaksiyona girdiği redoks reaksiyonlarından türetilen sürekli bir kimyasal enerji kaynağı oluşturur; bkz. demir-kükürt dünya teorisi. Bunlar ekzotermik reaksiyonlardır.
Russell, alkali bacaların abiyogenez için ideal olan abiyojenik bir proton itici kuvvet kemiosmotik gradyanı yarattığını göstermiştir. Mackinawite gibi demir-sülfür minerallerinden oluşan mikroskobik bölmeleri "organik molekülleri yoğunlaştırmak için doğal bir araç sağlar" ve bu mineral hücrelere Günter Wächtershäuser tarafından öngörülen katalitik özellikleri kazandırır. İyonların membran boyunca bu hareketi iki faktörün kombinasyonuna bağlıdır:
Konsantrasyon gradyanının neden olduğu difüzyon kuvveti - iyonlar dahil tüm partiküller yüksek konsantrasyondan düşük konsantrasyona doğru yayılma eğilimindedir.
Elektriksel potansiyel gradyanının neden olduğu elektrostatik kuvvet - protonlar H+ gibi katyonlar elektriksel potansiyelden aşağı doğru, anyonlar ise ters yönde yayılma eğilimindedir.
Bu iki gradyan birlikte ele alındığında, abiyojenik sentez için enerji sağlayan bir elektrokimyasal gradyan olarak ifade edilebilir. Proton hareket kuvveti, bir membran boyunca proton ve voltaj gradyanlarının (proton konsantrasyonu ve elektrik potansiyelindeki farklılıklar) bir kombinasyonu olarak depolanan potansiyel enerjinin ölçüsü olarak tanımlanabilir.
Derin okyanus hidrotermal bacalarındaki mineral parçacıklarının yüzeyleri enzimlerinkine benzer katalitik özelliklere sahiptir ve uygulanan bir voltajla veya H2 veya H2S ile reaksiyona girerek sudaki çözünmüş CO2'den metanol (CH3OH) ve formik, asetik ve pirüvik asitler gibi basit organik moleküller oluşturabilir.
Martin tarafından 2016 yılında rapor edilen araştırma, yaşamın hidrotermal bacalarda ortaya çıktığı, termodinamik dengesizlikteki kaya-su etkileşimleri tarafından yönlendirilen yerkabuğundaki spontane kimyanın yaşamın kökenini desteklediği ve arkea ve bakterilerin kurucu soylarının, enerji metabolizmasında terminal alıcı olarak CO2 kullanan H2'ye bağımlı ototroflar olduğu tezini desteklemektedir. Martin, bu kanıtlara dayanarak, LUCA'nın "hayatta kalmak için havalandırmanın jeotermal enerjisine büyük ölçüde bağımlı olabileceğini" öne sürmektedir. Derin deniz hidrotermal bacalarındaki gözeneklerin, biyokimyasal reaksiyonları teşvik eden membrana bağlı bölmeler tarafından işgal edildiği öne sürülmektedir.