Новое исследование раскрывает составляющие для существования жизни в космосе

Фото из открытых источников

«Как зародилась жизнь?» Над ответом на этот вопрос размышляли философы, ученые и исследователи с незапамятных времен. В современную эпоху общепринятым считается предположение, что строительные блоки жизни в том виде, в каком мы ее знаем — аминокислоты, ДНК и РНК — спонтанно соединились, образовав первые белки миллиарды лет назад. Однако все попытки воссоздать эту химическую реакцию («абиогенез») в лаборатории дали нулевые результаты. Тем не менее, широко признано, что это событие произошло на Земле, скорее всего, в ее ранних океанах.

В недавнем исследовании международная группа ученых под руководством Орхусского университета поставила под сомнение это давно устоявшееся предположение, продемонстрировав, что белки могут легко образовываться в открытом космосе. В Институте ядерных исследований, входящем в состав Венгерской академии наук (HUN-REN Atomki), команда смоделировала условия, существующие в гигантских пылевых облаках в космосе. Результаты, опубликованные в журнале Nature Astronomy, указывают на то, что строительные блоки жизни могут пронизывать космос, значительно увеличивая статистическую вероятность того, что человечество когда-нибудь обнаружит внеземную жизнь.

Внутри небольшой камеры команда воссоздала космическую среду, понизив давление почти до нуля и температуру до -260 °C. Они также непрерывно откачивали частицы газа из камеры, поддерживая сверхвысокий вакуум. Затем команда поместила глицин в камеру и облучила его аналогами космических лучей, генерируемыми ионным ускорителем в институте HUN-REN Atomki, чтобы оценить реакцию. В частности, команда исследовала, будут ли образовываться сложные молекулы, такие как пептиды — короткоцепочечные аминокислоты, которые связываются друг с другом, образуя белки.

«Мы увидели, что молекулы глицина начали реагировать друг с другом, образуя пептиды и воду», — сказал ведущий автор исследования Альфред Томас Хопкинсон из Центра межзвездного катализа (CIC) Орхусского университета. «Это указывает на то, что тот же процесс происходит в межзвездном пространстве. Это шаг к созданию белков на частицах пыли, тех же самых материалах, из которых впоследствии образуются каменистые планеты».

Поскольку пептиды являются предшественниками компонентов всей известной нам жизни, изучение того, где и как они образуются, имеет жизненно важное значение для поиска истоков жизни. Результаты исследования не только подтверждают предыдущие работы, демонстрирующие присутствие сложных органических молекул (СОМ) в космосе, но и показывают, что химический процесс образования связей между аминокислотами является универсальным. Это предполагает, что та же реакция может происходить и с другими, более сложными аминокислотами, которые также необходимы для жизни. 

«Нам было интересно выяснить, образуются ли более сложные молекулы, такие как пептиды, естественным образом на поверхности пылевых частиц до того, как они примут участие в формировании звезд и планет. Раньше мы считали, что в этих облаках могут образовываться только очень простые молекулы. Предполагалось, что более сложные молекулы образуются гораздо позже, когда газы начинают сливаться в диск, который в конечном итоге становится звездой. Но мы показали, что это явно не так», - сказал соавтор исследования Серджио Иопполо из Орхусского университета.

Согласно общепринятой модели звездообразования, звезды образуются в результате гравитационного коллапса плотных облаков межзвездного газа и пыли. Оставшийся материал падает в диск вокруг новой звезды, в конечном итоге аккрецируя и образуя системы планет. Таким образом, эти результаты предполагают, что строительные блоки жизни присутствовали в этом процессе, «засеивая» новые планеты и обеспечивая пребиотическую химию. Для тех планет, которые находятся в обитаемой зоне звезды, дальнейшие химические реакции могут привести к возникновению жизни.

Это открытие имеет важное значение, поскольку оно предполагает, что необходимые для жизни молекулы гораздо более распространены, чем считалось ранее, и образуются намного раньше, чем предполагалось. Это значительно увеличивает вероятность существования жизни в других звездных системах, что имеет огромное значение для астробиологии и поиска внеземного разума (SETI). Увы, как подчеркнул Хопкинсон, это не отвечает на фундаментальный вопрос о том, как зародилась жизнь. Другими словами, тайна того, как и при каких обстоятельствах необходимые компоненты объединились, чтобы создать жизнь в том виде, в каком мы ее знаем, остается неразгаданной.

Тем не менее, их результаты дают важнейшее представление о том, как этот процесс начался миллиарды лет назад. «Все типы аминокислот связываются в пептиды посредством одной и той же реакции. Поэтому весьма вероятно, что другие пептиды также естественным образом образуются в межзвездном пространстве. Мы еще не изучали это, но, вероятно, сделаем это в будущем», — сказал Хопкинсон. «Еще многое предстоит открыть, но наша исследовательская группа работает над тем, чтобы ответить на как можно больше из этих основных вопросов», — добавил Иопполо. «Мы уже обнаружили, что многие строительные блоки жизни образуются там, и, вероятно, найдем еще больше в будущем».