Ученые из Орхусского университета опровергли давнее представление о возникновении ключевых компонентов жизни. Новые эксперименты показали, что базовые элементы, необходимые для создания белков, могут формироваться естественным путем в космосе. Это открытие повышает вероятность существования жизни в других частях Вселенной.
Исследовательская работа проводилась в лабораториях Орхусского университета и на европейском исследовательском объекте в Венгрии. В специальной камере ученые под руководством Серджио Иопполо и Альфреда Томаса Хопкинсона воссоздали суровые условия, характерные для гигантских облаков космической пыли, находящихся за тысячи световых лет от Земли. Температура в таких облаках достигает –260°C, а давление настолько низкое, что для поддержания сверхвысокого вакуума требуется постоянное удаление случайных частиц газа.
«Из предыдущих экспериментов мы уже знали, что простые аминокислоты, такие как глицин, образуются в межзвездном пространстве. Но нам было интересно выяснить, формируются ли более сложные молекулы, например пептиды, естественным образом на поверхности пылинок еще до того, как те станут частью звезд и планет», – говорит Серджио Иопполо. Пептиды – это короткие цепочки, состоящие из соединенных аминокислот. Когда множество пептидов объединяются, они образуют белки, которые абсолютно необходимы для жизни в известной нам форме.
Чтобы проверить свою гипотезу, исследователи поместили глицин в камеру и подвергли его воздействию смоделированных космических лучей с помощью ионного ускорителя. «Мы увидели, что молекулы глицина начали реагировать друг с другом, образуя пептиды и воду. Это указывает на то, что тот же процесс происходит и в межзвездном пространстве», – отмечает Альфред Томас Хопкинсон. – «Это шаг к созданию белков на частицах пыли – том самом материале, из которого позже формируются каменистые планеты».
В центре внимания ученых находятся гигантские облака пыли между звездами, поскольку именно в этих регионах рождаются новые солнечные системы. Десятилетиями считалось, что в таких условиях могут образовываться только очень простые молекулы. «Мы думали, что более сложные молекулы формируются гораздо позже, когда газы начинают сгущаться в диск, который в конечном итоге становится звездой, – объясняет Серджио Иопполо. – Но мы показали, что это явно не так». Этот сдвиг в понимании предполагает, что ключевые для жизни молекулы распространены во Вселенной гораздо шире, чем считалось ранее.
По мере того как межзвездные облака коллапсируют, они в конечном итоге дают начало звездам и планетам. В ходе этого процесса крошечные химические строительные блоки могут быть доставлены на вновь образовавшиеся каменистые миры. «Если эти планеты окажутся в обитаемой зоне, то существует реальная вероятность возникновения жизни», – добавляет Серджио Иопполо. Хотя точное происхождение жизни все еще остается загадкой, подобные исследования показывают, что многие из необходимых для нее сложных молекул создаются в космосе естественным путем.
Химическая реакция, связывающая аминокислоты, подчиняется одним и тем же фундаментальным правилам повсюду, что делает открытие особенно важным. «Все типы аминокислот соединяются в пептиды посредством одной и той же реакции. Поэтому весьма вероятно, что в межзвездном пространстве естественным образом образуются и другие пептиды», – говорит Хопкинсон. Команда планирует исследовать эту возможность в будущем.
Белки – это лишь часть общей картины. Жизнь также зависит от мембран, азотистых оснований и нуклеотидов. Могут ли эти компоненты также формироваться в космосе, остается открытым вопросом. Ученые продолжают работать над поиском ответов, исследуя возможность того, что эти «строительные блоки жизни», как назвала их соавтор работы профессор Лив Хорнекер, могли активно участвовать в ранней пребиотической химии, катализируя дальнейшие реакции на пути к зарождению жизни.
