Introduction
"Giardini chimiche" sono precipitati inorganici autoassemblanti sviluppati dove due fluidi chimiche contrastanti interagiscono 1,2. Queste strutture inorganiche autoassemblanti sono stati oggetto di interesse scientifico per oltre un secolo in parte a causa del loro aspetto biomimetica, e sono stati perseguiti numerosi studi sperimentali e teorici per comprendere i vari aspetti complessi e possibili funzioni dei sistemi giardino chimici 3. Esempi naturali di giardini chimiche includono minerali "camino" precipitati che crescono intorno sorgenti idrotermali e filtra, e si è sostenuto che queste potrebbero fornire ambienti plausibili per la vita di emergere 4. Per crescere un giardino chimica simulando un naturale sfogo idrotermale camino, una soluzione di riserva dovrebbe rappresentare una composizione oceano simulato e una soluzione per l'iniezione dovrebbe rappresentare il fluido idrotermale che alimenta nell'oceano. La versatilità di questo tipo oesperimento f per sistemi di reazione diversi permette la simulazione di quasi tutti oceano / idrotermale chimica dei fluidi proposti, compresi gli ambienti sulla Terra primordiale o su altri mondi. Sulla Terra primordiale, gli oceani sarebbero stati anossica, acido (pH 5-6), e avrebbe contenuto sciolto CO 2 atmosferica e Fe 2+, così come Fe III, Ni 2+, Mn 2+, NO 3- e NO 2-. Reazioni chimiche tra questa acqua di mare e l'oceano ultramafiche crosta avrebbero prodotto un fluido idrotermale alcalina contenente idrogeno e metano, e in alcuni casi solfuro (HS -) 4-8. I camini formatisi in ambienti di sfogo alcalino primi della Terra potrebbero così potuto contenere ossidrossidi di ferro / ferrosi e solfuri di ferro / nichel, ed è stato proposto che questi minerali potrebbero aver servito particolari funzioni catalitiche e proto-enzimatica verso sfruttando geochimici redox / gradienti di pH a guidare l'emergere di Metabolism 5. Allo stesso modo, su altri mondi come quello può ospitare (o possono aver ospitato) acqua / interfacce di roccia - come presto Marte, la luna di Giove, Europa, o della luna di Saturno Encelado - è possibile che la chimica dell'acqua / roccia potrebbe generare ambienti di sfiato alcaline in grado di guida chimica prebiotica o anche fornendo nicchie abitabili per la vita esistente 5,9-11.
L'esperimento giardino chimica classica comporta un cristallo seme di un sale di metallo, ad esempio cloruro tetraidrato ferrosi FeCl 2 • 4H 2 O, immersi in una soluzione contenente anioni reattivi, ad esempio silicato di sodio o "acqua di vetro". Le sale si sciolga metallo, creando una soluzione acida contenente Fe 2+ che si interfaccia con la soluzione più alcalino (contenente anioni silicato e OH -) e una membrana inorganica precipitato si forma. Le onde membrana sotto pressione osmotica, scoppia, poi ri-precipitati unt la nuova interfaccia fluida. Questo processo si ripete fino a quando i cristalli si dissolvono, con un conseguente orientato verticalmente, struttura precipitato auto-organizzato con morfologia complessa in entrambe le scale macro e micro. Questo processo comporta la precipitazione continua separazione delle soluzioni chimicamente contrastanti attraverso la membrana giardino chimico inorganico, e la differenza di specie cariche attraverso la membrana produce un potenziale di membrana 12-14. Strutture giardino Chemical sono complesse, esibendo gradienti compositivi dall'interno all'esterno 13,15-19, e le pareti della struttura mantengono separazione tra soluzioni contrastanti per lunghi periodi, pur rimanendo alquanto permeabili agli ioni. Oltre ad essere un esperimento ideale per scopi educativi (in quanto sono semplici da fare per le dimostrazioni in classe, e possono educare gli studenti circa le reazioni chimiche e di auto-organizzazione), i giardini chimici hanno un significato scientifico come rappresentazioni di auto-assembly in, lontano dall'equilibrio sistemi dinamici, che coinvolge i metodi che possono portare alla produzione di materiali interessanti ed utili 20,21.
Giardini chimici in laboratorio possono essere coltivate con metodi di iniezione, in cui la soluzione contenente uno ione precipitante viene iniettata lentamente nella seconda soluzione contenente lo ione co-precipitante (o ioni). Ciò provoca la formazione di strutture da giardino chimiche simili a quelle di esperimenti di crescita dei cristalli, tranne che le proprietà del sistema e il precipitato può essere meglio controllati. Il metodo di iniezione ha diversi vantaggi significativi. Essa permette di formare un giardino chimica utilizzando qualsiasi combinazione di precipitanti o costituite specie, cioè, più ioni precipitanti possono essere incorporati in una soluzione, e / o altri componenti non-precipitante può essere incluso in entrambe le soluzioni di adsorbimento / reagiscono con il precipitato . Il potenziale di membrana generato in un prodotto chimicogiardino sistema può essere misurata in un esperimento di iniezione se un elettrodo è incorporato all'interno della struttura, permettendo così lo studio elettrochimico del sistema. Esperimenti iniezione offrono la possibilità di alimentare la soluzione iniettabile nell'interno del giardino chimica per tempi controllati variando la velocità di iniezione o volume totale iniettato; è quindi possibile alimentare attraverso diverse soluzioni sequenza e utilizzare la struttura precipitato come una trappola o reattore. Queste tecniche combinate, consentono simulazioni di laboratorio dei processi complessi che potrebbero si sono verificati in un sistema di giardino sostanza chimica naturale in uno sfogo sottomarino idrotermale, tra cui un camino formata da molte reazioni di precipitazione simultanee tra oceano e sfiato fluido (ad esempio, la produzione di solfuri metallici, idrossidi e / o carbonati e silicati) 5,22. Queste tecniche possono anche essere applicati a qualsiasi sistema di reazione chimica giardino per consentire la formazione di nuovi tipidi materiali, ad esempio, tubi stratificati o tubi con adsorbite specie reattive 20,23.
Abbiamo dettaglio qui un esperimento esempio che include la crescita simultanea di due giardini, Fe 2+ chimici -contenenti strutture in un ambiente anossico. In questo esperimento abbiamo incorporato tracce di polifosfati e / o amminoacidi nella soluzione iniezione iniziale per osservare il loro effetto sulla struttura. Dopo la formazione iniziale del giardino chimico abbiamo poi cambiato la soluzione per l'iniezione di introdurre solfuro come precipitante anione secondario. Misure di potenziali di membrana sono stati effettuati automaticamente durante l'esperimento. Questo protocollo descrive come eseguire due esperimenti in una sola volta con una pompa a doppia siringa; I dati riportati necessari più esecuzioni di questa procedura. Le relativamente elevate portate, basso pH delle concentrazioni serbatoio e reagenti impiegati nei nostri esperimenti sono progettati per formare precipitati grande camino in tempo scbirre adatte per esperimenti di laboratorio di un giorno. Tuttavia, le portate di fluido a sorgenti idrotermali naturali possono essere molto più diffuse e le concentrazioni di reagenti precipitante (ad esempio, Fe e S in un sistema di terra in anticipo) potrebbe essere un ordine di grandezza inferiore 4; quindi, precipitati strutturati formerebbero su scale temporali più lunghi e la bocca potrebbe essere attivo per decine di migliaia di anni 24,25.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Protocol
1. Considerazioni sulla sicurezza
- Utilizzare dispositivi di protezione individuale (camice da laboratorio, occhiali di protezione, guanti in nitrile, scarpe adatte) per evitare contro fuoriuscite di sostanze chimiche o infortuni. Utilizzare siringhe e aghi, e fare attenzione a non forare i guanti. Fare attenzione durante l'installazione esperimento per verificare l'apparecchiatura per perdite eseguendo l'iniezione prima con bidistillata H 2 O (DDH 2 O), e per verificare la stabilità delle fiale di reazione sul supporto, prima di aggiungere sostanze chimiche.
- Intraprendere questo esperimento con qualsiasi ricetta giardino chimica, ma uno dei reagenti che usiamo per simulare bocchette d'altura è una sostanza chimica pericolosa, solfuro di sodio; quindi fare l'intero esperimento all'interno di una cappa aspirante per evitare l'esposizione.
- Aperto solo la bottiglia di solfuro di sodio nella cappa e posizionare un equilibrio all'interno della cappa per la pesatura solforato. Tenere sempre soluzioni solfuro contenente all'interno della cappa in quanto rilasciano tossici H 2 S gas, e anche tenere Sulfide liquido, diesis, e contenitori di rifiuti solidi nella cappa. Un altro reagente di interesse è Fe (II) Cl 2 • 4H 2 O, che si ossida in seguito all'esposizione all'aria, quindi attenzione a mantenere le soluzioni anossica e di crescere giardini chimici sotto un spazio di testa anossico (ad esempio, N 2 o Ar), sempre entro una cappa aspirante o nel vano portaoggetti.
2. Impostazione per gli esperimenti iniezione
- Creare vetro "fiale iniezione" tagliando via il fondo 1 cm di un vetro trasparente da 100 ml piegatura superiore della bottiglia siero (20 mm crimpare guarnizione tipo chiusura) con una fresa vetro in modo che, quando invertito, la nave è aperto all'aria. In quanto questi sono riutilizzabili, pulire i flaconi in un 1 M HCl bagno acido O / N, e poi risciacquare bene con DDH 2 O prima di un nuovo esperimento.
- Preparare le fiale di iniezione (Figura 1).
- Raccogliere un setto 20 mm, 20 millimetri di alluminio piegatura sigillo, e un 0,5-10 microlitri punta di plastica della pipetta. Usando una siringa da 16 ne Gedle, forare con attenzione un foro attraverso il centro del setto, quindi rimuovere e smaltire l'ago nel contenitore per rifiuti taglienti appropriata.
- Inserire la punta della pipetta nel foro dell'ago, nel lato del setto di gomma che si troveranno ad affrontare all'interno della parte superiore crimpatura del flaconcino. Inserire la punta della pipetta attraverso il setto in modo che sporge fuori l'altro lato.
- Crimp-sigillare il setto con punta della pipetta sulla nave iniezione di fare una tenuta stagna. Quando sigillato, spingere la punta della pipetta ulteriormente attraverso il setto in modo che sporga all'esterno.
- Applicare 1/16 "tubo trasparente resistente agli agenti chimici flessibile diametro interno per la punta della pipetta (lunghezza del tubo dovrebbe raggiungere dal flaconcino per la pompa a siringa); farlo scorrere per una tenuta stagna.
Nota: Questo sarà il tubo di iniezione, alimentata dal all'altra estremità, da una siringa con ago 16 G. - Controllare eventuali perdite: inserire una siringa da 10 ml riempita con DDH 2 O con un ago G 16 nell'altra estremità del tubo(agevolmente far scorrere il tubo direttamente sul ago e fare attenzione a non forare la parete del tubo). Lentamente iniettare in modo che il DDH 2 O si muove lungo la tubazione e sul fondo del recipiente di reazione. Garantire che la siringa / tubo, tubo / punta, e crimpatura guarnizioni sono a tenuta stagna.
- Bloccare le fiale di iniezione su un supporto in una cappa aspirante, in modo che l'iniezione caricherà dal fondo della fiala.
Nota: Più fiale possono essere impostate in una volta e alimentati contemporaneamente da siringhe diverse. - Impostare elettrodi per misurare il potenziale di membrana attraverso la parete dei giardini chimici. Usare sempre la stessa convenzione per la quale il piombo è "dentro" e che è "al di fuori" dei giardini chimici.
- Tagliare lunghezze di filo isolato (ad esempio, rame) che raggiungono all'interno dei vasi di reazione al cavo del multimetro o un data logger. Lascia un po 'di gioco nei cavi per il posizionamento.
- Strip ~ 3 mm difilo nudo alle estremità che si trovano all'interno del flaconcino di reazione. Alle altre estremità che saranno collegati ai conduttori multimetro, striscia ~ 1 cm di filo.
- Fissare i fili in posizione per misurare il potenziale di membrana attraverso il giardino chimico. Per il filo che andrà all'interno del giardino chimica: inserirla nell'apertura del puntale da cui alimentare fluido nel recipiente.
- Inserire il filo in leggera per assicurare il contatto con la soluzione iniettabile, ma non così lontano che ostruisce il flusso di iniezione. Per l'esterno del filo: posto in modo che esso sarà in contatto con il serbatoio di soluzione, ma non con il giardino precipitato chimico.
- Nastro o altrimenti fissare i fili in modo che non possano muoversi all'interno della fiala iniezione durante l'esperimento (Figura 2).
- Attaccare le altre estremità dei cavi al multimetro, e fissare i fili in modo che quei fini anche non si muovono tutto l'esperimento.
- Imposta N 2
- Dividere la alimentazione del gas da una sorgente N 2 in diversi tubi, in modo che vi sia un N 2 avanzamento per ogni flaconcino.
- Collocare ogni provetta N 2 in modo che alimenta spazio di testa di una delle fiale di iniezione.
3. preparazione di soluzioni per la crescita Chemical Garden
- Preparare la soluzione di riserva, 100 ml per ogni esperimento. Nota: In questo esempio, utilizzare 75 mm Fe 2+ e 25 mm Fe 3+ come i cationi precipitanti (Tabella 1).
- Creare soluzioni anossiche dal primo gorgogliare il DDH 2 O con N 2 gas per ~ 15 minuti per 100 ml.
- Pesare e aggiungere la FeCl 2 • 4H 2 O e FeCl 3 • 6H 2 O, mescolando delicatamente per dissolvere (non vigorosamente in modo da non introdurre ossigeno).
- Dopo reagenti sono dissolti, risommare subitoe luce di bubbling del Fe 2+ / Fe 3+ soluzione con N 2 gas mentre le iniezioni sono preparati.
- Scegliere due qualsiasi delle soluzioni di iniezione primari indicati nella tabella 1, e preparare 10 ml di ciascuna. Riempire una siringa da 10 ml a volume con 7 ml ciascuna delle soluzioni (una siringa per ogni soluzione). Sostituire i tappi degli aghi e mettere da parte.
- Preparare 20 ml di soluzione di iniezione secondario (solfuro di sodio - ATTENZIONE). Indicati nella tabella 1 Riempire due siringhe da 10 ml al marchio 7 ml di questa soluzione, sostituire i tappi degli aghi e mettere da parte. Tenere sempre soluzioni e siringhe-solfuro contenente nella cappa.
- Riempire il DDH 2 O siringhe a partire dal punto 2.2.5; questi saranno utilizzati per irrigare il tubo di iniezione.
4. Avvio del iniezione primario
- Utilizzare data logger desiderata per i potenziali misure di membrana; misurare il potenziale di ogni esperimento su un separate canali, e impostare la velocità di scansione per ottenere la quantità desiderata di punti di dati (ad esempio, per una iniezione di 2 ore, registrando potenziale ogni 30 sec sarebbe sufficiente).
- Fissare le siringhe di iniezione primari su la pompa a siringa programmabili nella cappa.
- Utilizzare un bicchiere di rifiuti per la cattura di gocciolamenti e impostare la pompa a siringa per iniettare a un ritmo veloce fino a quando le siringhe entrambi cominciano a gocciolare nel bicchiere. Poi interrompere l'iniezione (per assicurare che le due siringhe iniziano iniettare esattamente allo stesso livello).
- Riprogrammare la pompa a siringa per iniettare a 2 ml per ora (calibrazione per il tipo di siringa viene usato), ma non ha colpito inizio.
- Inserire i DDH 2 O siringhe nei due tubi di iniezione plastica e iniettare in modo che l'acqua riempie il tubo trasparente fino all'apertura dove entra nel serbatoio principale. Porre le siringhe sul cavalletto, sopra le fiale di iniezione.
- Versare 100 ml di soluzione serbatoio del Fe 2+ / Fe 3+ in EAfiala ch.
- Regolare il flusso delle linee di gas N 2 come desiderato per mantenere la anossica esperimento per la durata delle iniezioni.
- Coprire con cura le fiale serbatoio con una chiusura ermetica (ad esempio, utilizzando Parafilm, non ostruire la vista attraverso il vetro) e inserire un feed N 2 in ogni fiala (Figura 3).
- Portare i DDH 2 O siringhe (ancora inserite nel tubo) accanto alle siringhe per iniezione primarie. Far scorrere delicatamente il tubo di iniezione plastica fuori dal O siringa DDH 2, e trasferire immediatamente direttamente su uno degli aghi della siringa di iniezione primaria. (Fare attenzione a non forare la parete del tubo.)
- Avviare l'iniezione, e avviare la registrazione del potenziale di membrana.
5. Avvio del iniezione secondario:
- Hit fermata sulla pompa a siringa dopo 3 ore (dopo 6 ml sono state iniettate), strutture da giardino una volta chimiche si sono formate (Figure 4), continuamente generare un potenziale di membrana (Figura 5).
- Rimuovere con attenzione le siringhe primarie dalla pompa siringa (ma lasciarli collegati al tubo in modo che le strutture non sono disturbati); disporli sul cavalletto di sopra del livello del liquido nelle fiale modo che il liquido non possa fluire nella siringa.
- Fissare le siringhe solfuro di iniezione secondaria per la pompa a siringa, e ripetere i passi 4.3 e 4.4.
- Rimuovere le siringhe secondari uno alla volta dalla pompa a siringa, e, tenendo le siringhe di sopra del livello del fluido in fiale, ripetere il passo 4.9, trasferendo il tubo dalle siringhe primari alle siringhe secondari (Figura 6). Essere vigili che la pressione del fluido dal serbatoio nella siringa non provoca il passaggio del fluido nella siringa poiché questo potrebbe crollare giardino chimica.
- Quando il trasferimento è completo, fissare con cura le siringhe secondari the pompa a siringa.
- Riprogrammare la pompa a siringa per iniettare a 2 ml per ora, e colpito inizia a continuare l'iniezione con la nuova soluzione iniettabile.
- Gettare le siringhe per iniezione primarie.
6. Terminare l'esperimento
- Fermare prima la pompa a siringa, quindi interrompere la registrazione del potenziale di membrana e salvare i dati.
- Spegnere il flusso N 2 e rimuovere le linee e il Parafilm dai vasi di iniezione.
- Se lo si desidera, la soluzione campione serbatoio o precipitare per ulteriori analisi. Per rimuovere con attenzione la soluzione di riserva e non disturbare il precipitato, utilizzare una pipetta da 25 ml per pipetta con cautela la soluzione serbatoio in diverse aliquote, e scartare la soluzione in un bicchiere di rifiuti.
- Sganciare i vasi iniezione uno alla volta e versare la soluzione in un becher di trasferimento dei rifiuti nella cappa. Utilizzare DDH 2 O per sciacquare pezzi di precipitato.
- Rimuovere le siringhe from la pompa a siringa, ed estrarli dal tubo, che il fluido iniezione supplementare scappare nel bicchiere trasferimento dei rifiuti. Svuotare le siringhe nel bicchiere rifiuti e smaltire le siringhe in un contenitore solfuro taglienti conservata nella cappa.
- Rimuovere il tubo dalla fiala esperimento e smaltire in un sacchetto di rifiuti solidi. Uncrimp il sigillo e smaltire il setto, sigillo, e puntale.
- Sciacquare l'esperimento fiala di vetro e immergerlo in un 1 M HCl bagno acido O / N. (ATTENZIONE - vetreria che è stato in contatto con il solfuro di sodio rilascerà tossici H 2 S gas quando sono immessi in acido Tenere bagni acidi all'interno della cappa..)
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Representative Results
Una volta che la soluzione iniettabile iniziato ad alimentare il serbatoio soluzione, un giardino precipitato chimico iniziato a formarsi l'interfaccia fluida e questa struttura ha continuato a crescere nel corso dell'iniezione (figure 4-7). Negli esperimenti riportati qui, la prima iniezione è idrossido di sodio (che può essere modificato per includere L-alanina e / o pirofosfato), e la soluzione era un serbatoio 1: 3 miscela di Fe 3+ / Fe 2+, ottenendo un misto -redox-Stato oxyhydroxide ferro precipitato. I giardini chimici in genere hanno mostrato una doppia morfologia colori - alcuni pezzi di precipitato erano verde scuro (probabilmente indica una oxyhydroxide misto) ed altri pezzi erano arancione (probabilmente indica principalmente un Fe 3+ -oxyhydroxide / ossido). Il ferro oxyhydroxide giardini chimici erano abbastanza strutture robuste e sono stati spesso in grado di restare in piedi quando la soluzione bacino è stato ritirato dalla nave dopo l'iniezione (Fifigura 8). In precipitati contenenti solo Fe-oxyhydroxide, i giardini chimici tipicamente formati diversi rami; Tuttavia quando la idrofobico alanina aminoacido è stato incluso nella soluzione iniettabile, giardini chimiche tendevano a formare meno rami o anche una singola colonna di precipitato. Questa inibizione di scoppio e la ramificazione presumibilmente indica che l'aggiunta di alanina produce una parete più resistente giardino chimica 26. Sotto ambientale microscopia elettronica a scansione (ESEM), i precipitati formatisi in presenza di alanina appariva più arrotondate e amorfa, che pure precipitati Fe-oxyhydroxide (così come quelli contenenti pirofosfato) appariva più cristallino (Figura 9). Quando pirofosfato stato incluso nella soluzione di iniezione, un ramificato Fe-oxyhydroxide chimica giardino formata, e ulteriore torbida precipitato verde (pirofosfato ferro probabile) formata ed esteso dai bordi della struttura (Figura 10). Tsuo pennacchio precipitato verde non faceva parte del giardino chimica, e quando la soluzione serbatoio è stato rimosso, i pennacchi collassato e non aggregare bene alla struttura principale.
Il potenziale di membrana in esperimenti giardino chimici è stata generata non appena giardino chimica divenne visibile (c'era un ritardo, come la soluzione iniettabile viaggiato attraverso il tubo). In esperimenti in cui la soluzione iniettabile è stata NaOH, NaOH con alanina o NaOH con pirofosfato, il potenziale tendeva a picco immediatamente circostante 0.45 a 0.55 V per poi diminuire per circa un'ora per poi stabilizzarsi intorno 0,1 a 0,2 V per il resto della iniezione primaria . (Negli esperimenti in cui l'iniezione primario era NaOH + pirofosfato + alanina, la tensione non ha picco al valore più alto di ~ ,45-,55, invece, è rimasto in giro ~ 0,2 per l'intero iniezione primario.) Ci sono state differenze di potenziale di membrana in ripetizioni della stessa esperimento (Figura 11) <strong>, ma i modelli osservati erano più o meno costante per quattro ripetizioni di ciascuna chimica iniezione.
Quando le siringhe primari sono stati accesi per le siringhe secondari contenenti solfuro di sodio, il giardino chimica ha continuato a crescere, tranne che visibili nuovi sviluppi erano ormai solfuro di ferro nero. Invece di contribuire alle pareti esistenti, le porzioni di solfuro nero del giardino chimica sembravano diramarsi e crescere separatamente. Non appena la soluzione iniettabile solfuro raggiunto giardino chimica, il potenziale di membrana immediatamente saltato a ~ 0,9 V. Il valore del potenziale raggiunto durante l'iniezione secondaria era lo stesso per tutti gli esperimenti, a prescindere dalla soluzione iniettabile primaria (Figura 10). Questo perché il potenziale di esperimenti chimici giardino è dovuto principalmente alla chimica tra le due soluzioni di interfaccia, e dal momento che le nostre soluzioni di iniezione secondari erano tutti 50 mM Na 2 S • 9H Tipicamente condotto quattro esperimenti giardino chimica contemporaneamente, utilizzando quattro bottiglie serbatoio che sono stati alimentati da quattro siringhe diverse e tutti azionati alla stessa velocità della pompa a siringa. Utilizzando la stessa chimica in tutte le quattro duplicati, spesso osservato grandi variazioni nella struttura chimica giardino (dimensioni complessive, numero di rami) nonché variazioni del potenziale di membrana in un range di 0,1 - 0,2 V. Questa mancanza di riproducibilità è prevedibile nella lontana dall'equilibrio esperimenti quando così molto dipende la complessità delle condizioni iniziali. È probabile che la formazione casuale di struttura in giardini chimici comporta talvolta precipitare membrane con diversa permeabilità agli ioni; in alcuni casi, le soluzioni di iniezione e serbatoio sono probabilmente meglio separati e quindi il potenziale di membrana è in grado di mantenere per un periodo più lungo. Tabella 1. tensioni generate da giardini chimiche generate iniettando lentamente dapprima, poi una soluzione secondaria primaria in un serbatoio. V 1max (media) e V 2max (media) sono le medie delle più alte tensioni prodotte durante le primariee iniezioni secondarie, rispettivamente; σ è la deviazione standard. 
Figura 1. Preparazione dei reattori. Reattori per esperimenti giardino chimici iniezione sono state fatte tagliando il fondo di una bottiglia 100 ml di siero, inserendo un puntale attraverso un setto w hich fu quindi fissare sigillato alla bottiglia, e allegando un tubo attraverso il quale per alimentare la soluzione di iniezione. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura. 
Figura 2. Posizionamento dei fili nel recipiente di reazione chimica giardino. (A) Vista dall'alto, che mostra il posizionamento dell'elettrodo "interno" nell'apertura di iniezione. Questo filo è stato avvolto da un giardino chimica quando cominciò a crescere. L'elettrodo "esterno" doveva restare più lontano dal punto di iniezione in modo che non è stata toccata dalla crescente giardino chimica. (B) Fissare i fili con nastro in modo che non si muovono tutto l'esperimento.= "_ blank"> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura. 
Figura 3. Creazione N 2 spazio di testa. Dopo l'aggiunta della soluzione serbatoio, un sigillo ermetico è stata formata sopra la parte superiore del recipiente con parafilm (che copre gli elettrodi così), e poi un feed luce N 2 è stata inserita per mantenere condizioni anossiche tutto il giardino crescita chimica. Cliccate qui per visualizzare una versione più grande di questa figura. 
Figura 4. crescita Time-lapse di un giardino chimica. Questo esperimento conteneva FeC 75 mml 2 • 4H 2 O e 25 mM FeCl 3 • 6H 2 O nel serbatoio soluzione. La prima iniezione è stata di 0,1 M di NaOH + 10 mm K 2 P 4 O 7, e dopo 180 min l'iniezione è stato acceso a 50 mm Na 2 S • 9H 2 O. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura. 
Figura 5. potenziali di membrana. Potenziale di membrana è stata generata da un giardino chimica è cresciuta intorno all'elettrodo interno. Dopo l'iniezione primaria di idrossido di quella prima formata la struttura precipitato, la siringa è stata attivata con una siringa di soluzione di solfuro di sodio. In questo esperimento la soluzione serbatoio era 75 mm FeCl 2 • 4H 2 + 25 FeCl mm Ø 
Figura 6. Siringa. (A) un corretto inserimento della siringa nel tubo di plastica flessibile. Bisogna fare attenzione a non forare il tubo -. Esempio di inserimento errato è mostrato in (B) Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura. 
Figura 8. precipitato stabilità. Fe (II / III) giardini chimici idrossido volte può mantenere la stabilità strutturale dopo la soluzione del serbatoio viene accuratamente rimosso. Il precipitato può quindi essere campionato per ulteriori analisi se desiderato. Cliccate qui per vedere una versione più grande di questa figura. 
Figura 9. Environmental Scanning Electron Microscopy imaging. (A) Fe (II / III) giardini chimici idrossido, (B) Fe (II / III) giardini chimici contenenti idrossido K 2 P 4 O 7, e (C) Fe ( II / III) giardini chimici idrossido contenente alanina. Tutte le immagini sono di giardini chimici dopo solo l'iniezione primario. I precipitati che incorporati alanina sembravano arrotondati e meno cristallina di precipitati di solo Fe (II / III) idrossido e Fe (II / III) idrossido contenente K 2 P 4 O 7..jpg "target =" _ blank "> Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura. 
Giardini Figura 10. Chimici coltivate in una soluzione serbatoio di FeCl mM soluzione 3 • 6H 2 O. (A) Iniezione 75 2 • 4H 2 O + 25 mM FeCl contenevano 0,1 M NaOH + 10 mM K 2 P 4 O 7. Soluzione (B) Iniezione conteneva 0,1 M NaOH + K 10 mM 2 P alanina 4 O 7 + 10 mM. Nei giardini chimiche in cui la soluzione iniettabile contenuta K 2 P 4 O 7, pennacchi precipitato verde (frecce) formate vicino alla pr solidorami ecipitate, ma questi pennacchi non sono stati pienamente aggregati alla struttura principale e sono crollate quando la soluzione serbatoio è stato rimosso. Clicca qui per vedere una versione più grande di questa figura. 
Figura 11. Il potenziale di membrana generato da giardini chimici coltivato in soluzioni serbatoio di 75 FeCl mM 2 • 4H 2 O + 25 FeCl mm 3 • 6H 2 O. Sono mostrati quattro repliche di ogni esperimento. Il potenziale è generato quando la soluzione da iniettare risalendo il tubo e contattato laserbatoio soluzione per produrre una struttura precipitato che avvolge l'elettrodo interno. La struttura ha continuato a crescere come procedeva l'iniezione primario. Quando la siringa è stato scambiato per una soluzione di solfuro di sodio e l'iniezione secondario ha iniziato (frecce), il potenziale aumentata a 0,9-1,0 V. Si prega di cliccare qui per vedere una versione più grande di questa figura. Serbatoio di soluzione (100 ml) Iniezione primaria (6 ml) Tasso di iniezione primaria V 1max (media) Iniezione secondaria (6 ml) Tasso di iniezione secondaria V 2max (media) 75 FeCl mM 2 • 4H 2 O + 25 FeCl mm 3 • 6H 2 O 0.1 M NaOH 3 ml / h 0,431 V, σ = 0.002 Na 2 S • 9H 2 O 2 ml / h 0,881 V, σ = 0.047 0.1 M NaOH + 10 K mm 4 P 2 O 7 3 ml / h 0,473 V, σ = 0.016 2 ml / h 0.914 V, σ = 0,040 0.1 M NaOH alanina + 10 mM 3 ml / h 0,485 V, σ = 0.044 2 ml / h 0,929 V, σ = 0.015 0.1 M NaOH + 10 K mm 4 P 2 O 7 alanina + 10 mM 3 ml / h 0,239 V, σ = 0.061 2 ml / h 0,923 V, σ = 0.033
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Discussion
La formazione di una struttura chimica giardino tramite metodo di iniezione può essere realizzato interfacciamento qualsiasi due soluzioni contenenti ioni reattivi che producono un precipitato. Ci sono molti sistemi di reazione possibili che produrranno strutture precipitato e trovare la giusta ricetta di ioni reattivi e concentrazioni di coltivare un struttura desiderata è una questione di tentativi ed errori. La portata della soluzione di iniezione è controllata da una pompa a siringa programmabili e questo può anche essere variata tra esperimenti per simulare diversi tassi di flusso di fluido in un sistema naturale. La struttura di giardini chimici dipende da molti fattori, tra cui la composizione e portata, ed è possibile coltivare strutture in appena qualche ora e per periodi più lunghi di giorni o settimane. Si può anche aggiungere altre tracce di componenti di interesse nella soluzione iniettabile o serbatoio, come ad esempio le molecole organiche o altri componenti pensati per essere geologicamente o biologicamente rilevanti <sup> 27,28. A seconda della chimica, questi componenti possono essere incorporati nel precipitato e / o subiscono reazioni.
Ci sono vari metodi che sono stati utilizzati in precedenti lavori per la coltivazione precipitati giardino chimiche, tra cui la crescita diretta da sciogliere cristalli o «formellati» 18,29 ed esperimenti di iniezione come quelli descritti qui 30,31. Per progettare un esperimento giardino chimica dove è possibile misurare in modo affidabile il potenziale di membrana, si deve creare un modo di avvolgere completamente il filo "interno" all'interno della membrana precipitato per tutto l'intero esperimento. Questo è difficile (se non impossibile 14) per realizzare in esperimenti di crescita dei cristalli. In esperimenti precedenti iniezione 13, abbiamo generalmente osservato che il filo deve essere posizionato direttamente nel punto di iniezione, altrimenti giardino chimica spesso "evita" il filo come cresce, pertanto lon partenza entrambi i fili nella soluzione serbatoio e nessun potenziale di membrana può essere misurata. Giardini chimiche prodotte mediante iniezione variano in stabilità strutturale a seconda del sistema reagente chimico (s) utilizzato - sistemi esempio, ferro-silicati o ferro-idrossido danno strutture più robuste che rimangono in piedi quando il fluido serbatoio viene decantato, mentre i sistemi di ferro-solfuro puri tendono a dare una molto più gelatinosa, precipitato delicato che collassa facilmente se la soluzione è disturbato. Un crollo del giardino chimica o qualsiasi rottura significativa della membrana provoca effetti immediati nel potenziale di membrana, come le distribuzioni disuguali di specie cariche attraverso la membrana sanguinare fuori. Così, in questo tipo di esperimento, è molto importante che i fili siano messe in sicurezza prima dell'iniezione in modo che non si muoverà giardino chimica cresce, e che l'apparato sperimentale / iniezione è stabile e non spintonato durante la crescita.
Perchédopo l'iniezione del fluido che scorre nel serbatoio è istruttivo, tubazione flessibile trasparente Tygon è consigliato rispetto alle altre possibilità, come acciaio inossidabile. Il tubo trasparente permette l'osservazione di particelle che formano precipitato all'interno del tubo, permette di rimuovere zoccoli, e permette la rilevazione / rimozione di bolle d'aria. Lo svantaggio di questo tubo è che può essere facilmente forato dall'ago della siringa (figura 6). Abbiamo sperimentato commutazione siringhe inserendo il secondo ago direttamente nel tubo dalla parte prima della prima iniezione, piuttosto che effettivamente spostare il tubo da una siringa all'altra, ma questa tecnica era molto difficile da realizzare senza puntura. Un altro vantaggio del tubo Tygon è che, in caso di foratura accidentale durante l'inserimento di un ago, si può semplicemente tagliare la parte forata del tubo off e reinserire l'ago.
La crescita della membrana è diretto dal buoyancy e, in misura minore, la pressione di iniezione. Una drastica variazione della pressione di iniezione può causare un collasso del giardino chimica, in particolare nei sistemi che non producono precipitati solidi. Quando si passa siringhe, è importante tenere la siringa viene rimosso a, o appena sopra il livello del fluido per impedire rifluire e il probabile disaggregazione. Tale evento potrebbe essere anche essere evitato impostando l'esperimento in modo che la pompa a siringa è al livello approssimativo dei serbatoi. Fa poca differenza per i dati di potenziali di membrana se l'esperimento "ferma" per un periodo di tempo durante il passaggio siringhe, purché giardino chimica rimane indisturbata. Pertanto si raccomanda di commutare siringhe con attenzione, uno alla volta, e fissare la siringa che esercita la pressione interna del giardino chimica in modo che non possa "rifluire", prima di passare al successivo. La velocità di iniezione deve essere tenuto abbastanza constant tra la prima e la seconda iniezione, e in generale non dovrebbero essere troppo veloce (tempo minimo esperimento ~ parecchie ore), poiché la pressione di iniezione eccesso rottura della membrana.
Questo esperimento è versatile in quanto consente di indagine della crescita precipitato autoassemblanti in una varietà di sistemi di reazione, compresi quelli in cui sono presenti nella stessa soluzione di uno o più reagenti. Lo scambio di siringhe consente la possibilità di coltivare una stabile giardino chimica utilizzando una reazione chimica, quindi utilizzando tale struttura come "reattore chimico" per un secondo componente che passa attraverso. Ad esempio, se si volesse indagare se molecole organiche possono essere assorbito e / o reagire in un camino idrotermale composto di minerali di ferro 26, si potrebbe coltivare un giardino chimica dei relativi componenti inorganici e quindi alimentare attraverso una seconda siringa di soluzione contenente, ad esempio, nucleotidi, aminoacidi, peptidi,o RNA 28. Ciò avrebbe l'effetto di adsorbente e assorbire i componenti organici nella precipitato anziché dissipare nel serbatoio. Nei nostri esperimenti, abbiamo osservato che l'iniezione secondario causato camini solfuro di ferro per crescere sulla cima dei camini idrossido di ferro esistenti, presumibilmente attraverso rotture nella membrana originale a causa della pressione del fluido. Pertanto, gli interni dei diversi camini potrebbero essere almeno un po collegato e le sezioni di diversi minerali nella membrana potrebbero servire diverse funzioni in uno scenario dell'origine della vita, per esempio, solfuri metallici ossidanti idrotermale H 2 / riduzione CO oceanica 2 32,33 e ferro ossidrossidi guida reazioni fosfato e riducendo il nitrato di ammonio in loco a 5,34,35. Indagini scienza dei materiali possono essere condotte utilizzando questo tipo di esperimento pure; per esempio, volutamente formando giardini chimiche dei componenti catalitici (es aluminosilicates) e poi l'alimentazione di altri componenti (ad esempio, molecole organiche o fosfati) attraverso loro di reagire. Si potrebbe anche esplorare formare i materiali stratificati alternando siringhe per produrre diversi precipitati inorganici (come in Roszol e Steinbock 2011 23). Si tratta semplice per mantenere i singoli recipienti di reazione in condizioni anaerobiche o qualsiasi headspace gas desiderato durante la formazione giardino chimica.
I limiti di questo tipo di esperimento sono principalmente dovuti al fatto che le strutture chimiche in giardino sistemi azionati da inflazione, galleggiamento e convezione sono molto difficili da controllare. Le strutture precipitato può essere fragile e difficile da rimuovere e analizzare dopo l'esperimento. Inoltre, poiché la crescita del giardino chimica è sempre imprevedibile, al fine di garantire una misura del potenziale di membrana, il filo "esterna" nel serbatoio deve essere distanziato dal punto di iniezione, per evitare che la Chemical giardino avvolge entrambi i fili. Tuttavia, prendendo questa precauzione significa che i fili di solito non sono in posizione ideale vicino alla membrana. Invece, precise misurazioni potenziali di membrana inorganica può essere raggiunto da una crescente membrana su un modello di carta pergamena tra le due soluzioni 36. Negli esperimenti giardino chimici in genere non è possibile degustare e / o misura (ad esempio, pH) la soluzione interno altrimenti; dettagliata analisi in tempo reale può essere fatto solo sulla soluzione serbatoio.
Aperture naturali sarebbe anche ospitare gradienti termici tra il fluido riscaldato idrotermale (~ 70-100 ° C) e l'oceano 4, e quindi di simulare sistemi idrotermali può essere desiderabile per crescere giardino chimica a una temperatura più elevata e pressione 37, che pone sfide con la configurazione descritta qui. Sarebbe possibile avvolgere la bottiglia serbatoio in una bobina di riscaldamento al fine di regolare la temperatura prima di iniziare; tuttavia, un differireent tipo di pompa potrebbe essere necessaria per riscaldare simile soluzione iniettabile. Per simulare un sistema naturale, potrebbe essere necessario includere gas disciolti (ad esempio, CO 2) in entrambe le soluzioni; mentre questo potrebbe essere più facile da realizzare all'interno del serbatoio (oceano simulante), sarebbe necessario più accurata preparazione per l'iniezione (idrotermale simulante). Nei sistemi di acque profonde, l'alta pressione potrebbe influenzare la crescita camino e chimica, e, a seconda dell'esperimento, aumentando la pressione del gas in entrambe fluidi potrebbe avere un effetto significativo (ad esempio, disciolto CO 2 potrebbe tradursi in ferro carbonato di precipitazione in giardino chimica , dipendenti anche pressione idrostatica 6). Incorporando aumento della temperatura e pressione in esperimenti giardino chimiche di questo tipo porterebbe a molte possibilità interessanti, poiché la temperatura e la pressione influenzano la solubilità, la precipitazione, e le proprietà specifiche di molti minerali.
Subscription Required. Please recommend JoVE to your librarian.
Materials
| Name | Company | Catalog Number | Comments |
| Syringe Pump | Fisher | 14-831-3 | Dual or multiple channel, depending on desired number of simultaneous experiments |
| Ferrous chloride tetrahydrate | Fisher | I90500 | Ferrous Chloride Tetrahydrate (Crystalline/Certified) |
| Ferric chloride hexahydrate | Fisher | I88-100 | Ferric Chloride Hexahydrate (Lumps/Certified ACS) |
| Sodium hydroxide | Sigma-Aldrich | S5881 | reagent grade, ≥98%, pellets (anhydrous) |
| Sodium sulfide nonahydrate | Fisher | S425212 | Sodium Sulfide Nonahydrate (Crystalline/Certified ACS). Store at -20 °C. Only open in a glove box or fume hood. Releases toxic H2S gas; all sulfide-containing solutions must be kept in a glove box or fume hood. |
| Potassium pyrophosphate | Sigma-Aldrich | 322431 | 97% |
| L-Alanine | Sigma-Aldrich | A7627 | |
| Syringes (10 cc) | Fisher | 14-823-16E | BD™ Syringe with Luer-Lok Tips (Without Needle) |
| Syringe needles (16 gauge) | Fisher | 14-826-18B | BD™ General Use and PrecisionGlide Hypodermic Needles, 16 G x 1.5 in. (38 mm) |
| Tubing | Cole Parmer | EW-06407-71 | Tygon Lab Tubing, Non-DEHP, 1/16" ID x 1/8" OD |
| Aluminum seals | Fisher | 0337523C | Thermo Scientific™ National™ Headspace 20 mm Crimp Seals |
| Gray butyl stoppers | Fisher | 0337522AA | Thermo Scientific™ National™ 20 mm Septa for Headspace Vials |
| Serum bottles | Sigma-Aldrich | 33110-U | Vials, crimp top, serum bottle, size 100 ml, clear glass, O.D. × H 51.7 mm × 94.5 mm. For these experiments, the bottom of the serum bottle should be cut off. |
| Pipette tips | VWR | 53511-682 | pipette tips 0.5-10 μl |
| Wire | McMaster-Carr | 8073K661 | Solid Single-Conductor Wire, UL 1007/1569, 20 AWG, 300 VAC |
References
- Leduc, S. The Mechanism of Life. , Rebman. London. (1911).
- Coatman, R. D., Thomas, N. L., Double, D. D. Studies of the growth of ‘‘silicate gardens’’ and related phenomena. J. Mater. Sci. 15, 2017-2026 (1980).
- Barge, L. M., et al. From Chemical Gardens to Chemobrionics. Chem. Rev. 115 (16), 8652-8703 (2015).
- Russell, M. J., Hall, A. J. The onset and early evolution of life. GSA Memoir. 198, 1-32 (2006).
- Russell, M. J., et al. The Drive to Life on Rocky and Icy Worlds. Astrobiology. 14 (4), 308-343 (2014).
- Macleod, G., Mckeown, C., Hall, A. J., Russell, M. J. Hydrothermal and oceanic pH conditions at 4Ga relevant to the origin of life. Origins Life Evol. B. 24, 19-41 (1994).
- Mielke, R. E., et al. Fabrication and Test of a Hydrothermal Reactor for Origin‐Of‐Life Experiments. Astrobiology. 10, 799-810 (2010).
- Russell, M. J., Hall, A. J. The emergence of life from iron monosulphide bubbles at a submarine hydrothermal redox and pH front. J. Geol. Soc. Lond. 154, 377-402 (1997).
- Vance, S., Harnmeijer, J., Kimura, J., Hussmann, H., Demartin, B., Brown, J. M. Hydrothermal systems in small ocean planets. Astrobiology. 7, 987-1005 (2007).
- Ehlmann, B. L., Mustard, J. F., Murchie, S. L. Geologic setting of serpentine deposits on Mars. Geophys. Res. Lett. 37, L06201 (2010).
- Hsu, H. -W., et al. Ongoing hydrothermal activities within Enceladus. Nature. 519, 207-210 (2015).
- Cartwright, J. H. E., García-Ruiz, J. M., Novella, M. L., Otálora, F. Formation of Chemical Gardens. J. Colloid Interf. Sci. 256, 351-359 (2002).
- Barge, L. M., et al. Characterization of Iron-Phosphate-Silicate Chemical Garden Structures. Langmuir. 28, 3714-3721 (2012).
- Glaab, F., Kellermeier, M., Kunz, W., Morallon, E., García-Ruiz, J. M. Formation and Evolution of Chemical Gradients and Potential Differences Across Self-Assembling Inorganic Membranes. Angew. Chem. Int. Edit. 124, 4393-4397 (2012).
- Pagano, J. J., Thouvenel-Romans, S. T., Steinbock, O. Compositional analysis of copper–silica precipitation tubes. Phys. Chem. Chem. Phys. 9, 110-116 (2006).
- Parmar, K., et al. Characterization of cobalt precipitation tube synthesized through “silica garden” route. Mater. Charact. 60, 863-868 (2009).
- Parmar, K., Pramanik, A. K., Bandyopadhya, N. R., Bhattacharjee, S. Synthesis and characterization of Fe(III)-silicate precipitation tubes. Mater. Res. Bull. 45, 1283-1287 (2010).
- Cartwright, J. H. E., Escribano, B., Sainz-Díaz, I. Chemical-Garden Formation, Morphology, and Composition. I. Effect of the Nature of the Cations. Langmuir. 27, 3286-3293 (2011).
- Stone, D. A., Goldstein, R. E. Tubular precipitation and redox gradients on a bubbling template. P. Natl. Acad. Sci. USA. 101 (32), 11537-11541 (2004).
- Makki, R., Ji, X., Mattoussi, H., Steinbock, O. Self-Organized Tubular Structures as Platforms for Quantum Dots. J. Am. Chem. Soc. 136, 6463-6469 (2014).
- Long, D. -L., Tsunashima, R., Cronin, L. Polyoxometalates: Building Blocks for Functional Nanoscale Systems. Angew. Chem. Int. Edit. 49, 1736-1758 (2010).
- Mielke, R. E., et al. Iron-Sulfide-Bearing Chimneys as Potential Catalytic Energy Traps at Life’s Emergence. Astrobiology. 11, 933-950 (2011).
- Roszol, L., Steinbock, O. Controlling the Wall Thickness and Composition of Hollow Precipitation Tubes. Phys. Chem. Chem. Phys. 13, 20100 (2011).
- Ludwig, K. A., Kelley, D. S., Butterfield, D. A., Nelson, B. K., Früh-Green, G. Formation and evolution of carbonate chimneys at the Lost City Hydrothermal Field. Geochim. Cosmochim. Ac. 70, 3625-3645 (2006).
- Russell, M. J., Hall, A. J., Turner, D. In vitro growth of iron sulphide chimneys: possible culture chambers for origin-of-life experiments. Terra Nova. 1, 238-241 (1989).
- Russell, M. J., Daniel, R. M., Hall, A. J., Sherringham, J. A. A hydrothermally precipitated catalytic iron sulphide membrane as a first step toward life. J. Mol. Evol. 39 (3), 231-243 (1994).
- Barge, L. M., et al. Pyrophosphate Synthesis in Iron Mineral Films and Membranes Simulating Prebiotic Submarine Hydrothermal Systems. Geochim. Cosmochim. Ac. 128, 1-12 (2014).
- McGlynn, S. E., Kanik, I., Russell, M. J. Peptide and RNA contributions to iron-sulphur chemical gardens as life's first inorganic compartments, catalysts, capacitors and condensors. Philos. T. R. Soc. S-A. 370, 3007-3022 (2012).
- Cartwright, J. H. E., Escribano, B., Sainz-Díaz, C. I., Stocieck, L. S. Chemical-Garden Formation, Morphology, and Composition. II. Chemical Gardens in Microgravity. Langmuir. 27, 3294-3300 (2011).
- Thouvenel-Romans, S., Steinbock, O. Oscillatory Growth of Silica Tubes in Chemical Gardens. J. Am. Chem. Soc. 125, 4338-4341 (2003).
- Batista, B. C., Cruz, P., Steinbock, O. From Hydrodynamic Plumes to Chemical Gardens: The Concentration-Dependent Onset of Tube Formation. Langmuir. 30, 9123-9129 (2014).
- Herschy, B., et al. An origin-of-life reactor to simulate alkaline hydrothermal vents. J. Mol. Evol. 79, 213-227 (2014).
- Yamaguchi, A., Yamamoto, M., Takai, K., Ishii, T., Hashimoto, K., Nakamura, R. Electrochemical CO2 Reduction by Ni-containing Iron Sulfides: How Is CO2 Electrochemically Reduced at Bisulfide-Bearing Deep-sea Hydrothermal Precipitates? Electrochim. Acta. 141, 311-318 (2014).
- Hansen, H. C. B., Guldberg, S., Erbs, M., Koch, C. B. Kinetics of nitrate reduction by green rusts—effects of interlayer anion and Fe (II): Fe (III) ratio. Appl. Clay Sci. 18 (1), 81-91 (2001).
- Trolard, F., Bourrié, G. Fougerite a natural layered double hydroxide in gley soil: habitus, structure, and some properties. Clay Minerals in Nature - Their Characterization, Modification and Application. , InTech. (2012).
- van Oss, C. J. Specifically Impermeable Precipitate Membranes. Surface and Colloid Science. , Springer. US. 115-144 (1984).
- Baaske, P., et al. Extreme accumulation of nucleotides in simulated hydrothermal pore systems. P. Natl. Acad. Sci. USA. 104, 9346-9351 (2007).
