Химия, которая построила жизнь на Земле, могла начаться в глубоком космосе, как показало новое исследование. Это открытие может помочь распутать одну из центральных загадок науки: каково происхождение молекулярных строительных блоков жизни?
Астрономы ранее обнаруживали простые органические молекулы в межзвёздных облаках, метеоритах и кометах, что указывало на возможность формирования биологически важных соединений в космосе и их доставки на планеты. Однако один ключевой этап оставался неясным: как аминокислоты могли связываться вместе в суровых условиях космоса, образуя короткие молекулярные цепочки — пептиды, которые служат первыми кирпичиками белков, необходимых для всего живого.
«Мы уже знаем из предыдущих экспериментов, что простые аминокислоты, например глицин, образуются в межзвёздном пространстве. Но нас интересовало, могут ли более сложные молекулы, такие как пептиды, естественным образом формироваться на поверхности пылевых зёрен ещё до того, как те участвуют в образовании звёзд и планет», — заявил в своём обращении член исследовательской группы Серхио Иопполо из Орхусского университета.
Иопполо и его коллеги экспериментально доказали, что пептиды действительно могут формироваться внутри ледяных пылевых зёрен, подверженных облучению в условиях, имитирующих космические. В лабораторных экспериментах они создали глицилглицин — простейший возможный дипептид. Для этого они охладили глицин до криогенных температур (около –260 °C), воспроизведя ледяные мантии, покрывающие космические пылинки, а затем облучили замороженный образец пучком высокоэнергетических протонов, имитирующих космические лучи.
Результаты выявили ранее неизвестный путь создания предшественников белков, который не требует жидкой воды (долгое время считавшейся обязательным условием) и может работать в экстремальных условиях межзвёздного пространства. «Все типы аминокислот соединяются в пептиды посредством одной и той же реакции. Поэтому весьма вероятно, что и другие пептиды естественным образом образуются в межзвёздной среде», — отметил соавтор Альфред Томас Хопкинсон. — «Мы ещё не исследовали этот аспект, но, скорее всего, займёмся им в будущем».
Помимо глицилглицина, команда наблюдала образование как обычной воды, так и её формы, в которой атомы водорода замещены дейтерием (изотопом водорода с дополнительным нейтроном), а также ряда других сложных органических молекул.
«Раньше мы думали, что в этих облаках могут создаваться только очень простые молекулы. Считалось, что более сложные соединения формируются гораздо позже, когда газ начинает уплотняться в диск, который в итоге становится звездой», — пояснил Иопполо. — «Но мы наглядно показали, что это не так».
Результаты позволяют предположить, что ионизирующее излучение поставляет достаточно энергии для разрыва и восстановления химических связей, позволяя аминокислотам, захваченным во льду, связываться друг с другом без участия жидкой воды. По сути, космическая радиация становится химическим двигателем, стимулирующим усложнение молекул в средах, ранее считавшихся слишком холодными и инертными для подобных реакций.
Это открытие значительно расширяет диапазон сред, в которых могут формироваться предшественники жизни. Вместо того чтобы ограничиваться тёплыми, влажными условиями вроде океанов ранней Земли или гидротермальных источников, синтез пептидов может происходить в самой холодной межзвёздной среде.
«В конечном итоге эти газопылевые облака коллапсируют, формируя звёзды и планеты. Постепенно эти крошечные строительные блоки попадают на каменистые планеты в новорождённой звёздной системе. Если такие планеты оказываются в зоне обитаемости, то существует реальная вероятность возникновения жизни», — объяснил Иопполо. — «Тем не менее, мы до сих пор не знаем точно, как именно жизнь началась. Но такие исследования, как наше, показывают, что многие из сложных молекул, необходимых для жизни, создаются в космосе естественным путём.
Предстоит ещё многое открыть, но наша исследовательская группа работает над ответами на эти фундаментальные вопросы. Мы уже выяснили, что многие строительные блоки жизни формируются там, в космосе, и, вероятно, обнаружим ещё больше в будущем».
Исследование команды было опубликовано 20 января в журнале Nature Astronomy.
Это открытие меняет парадигму в астробиологии. Оно поддерживает гипотезу панспермии в её химическом аспекте, предполагая, что не сама жизнь, а её сложные «кирпичики» могут быть широко распространены по Галактике, заранее «засевая» подходящие миры. Кроме того, оно повышает вероятность обнаружения следов пребиотической химии в ледяных мирах Солнечной системы, таких как спутники Юпитера и Сатурна (Европа, Энцелад), где под ледяной коркой существует океан жидкой воды, а поверхность подвергается воздействию космических лучей. Лабораторный успех учёных открывает путь для целенаправленных поисков конкретных пептидов в данных космических телескопов и будущих миссий. Таким образом, холодный и, казалось бы, безжизненный космос всё больше предстаёт не как пустыня, а как гигантская, медленно работающая химическая фабрика, способная производить ингредиенты, из которых в подходящих условиях может однажды зародиться жизнь.
Поделитесь в вашей соцсети👇
Ваш комментарий