Что это значит для наших шансов найти инопланетную жизнь?
Происхождение жизни на Земле все еще остается загадкой, но мы постепенно разгадываем ее этапы и необходимые ингредиенты. Ученые считают, что жизнь зародилась в первичном бульоне из органических химических веществ и биомолекул на ранней Земле, что в конечном итоге привело к появлению настоящих организмов. Долгое время предполагалось, что некоторые из этих ингредиентов могли быть доставлены из космоса. Новое исследование, опубликованное в Science Advances, показывает, что особая группа молекул, известная как пептиды, может формироваться в условиях космоса легче, чем в условиях Земли. Это означает, что они могли быть доставлены на раннюю Землю метеоритами или кометами — и что жизнь может формироваться и в других местах.
Функции жизни в наших клетках (и клетках всех живых существ) поддерживаются большими, сложными углеродными (органическими) молекулами, называемыми белками. Инструкция по созданию огромного разнообразия белков, необходимых нам для поддержания жизни, закодирована в нашей ДНК, которая сама по себе является большой и сложной органической молекулой. Однако эти сложные молекулы собираются из множества малых и простых молекул, таких как аминокислоты — так называемых строительных блоков жизни.
Чтобы объяснить происхождение жизни, нам нужно понять, как и где формируются эти строительные блоки и при каких условиях они самопроизвольно собираются в более сложные структуры. Наконец, нам нужно понять финальный шаг, после которого они становятся замкнутой, самовоспроизводящейся системой — живым организмом.
Это новое исследование проливает свет на то, как могли образоваться и собраться некоторые из этих строительных блоков, и как они оказались на Земле.
Ступени к жизни
ДНК состоит примерно из 20 различных аминокислот. Подобно буквам алфавита, они расположены в структуре двойной спирали ДНК в различных комбинациях, чтобы зашифровать наш генетический код. Пептиды также представляют собой совокупность аминокислот, соединенных в цепочечную структуру. Пептиды могут состоять всего из двух аминокислот, но также могут насчитывать и сотни.
Объединение аминокислот в пептиды является важным шагом, потому что пептиды выполняют такие функции, как «катализ» или усиление реакций, важных для поддержания жизни. Они также являются молекулами-кандидатами, которые могли быть далее собраны в ранние версии мембран, заключая функциональные молекулы в клеточные структуры.
Однако, несмотря на их потенциально важную роль в происхождении жизни, образование пептидов в условиях ранней Земли происходило не так просто. Фактически, ученые, стоящие за текущим исследованием, ранее показали, что холодные условия космоса на самом деле более благоприятны для образования пептидов.
В условиях очень низкой плотности облаков молекул и пылевых частиц в части космоса, называемой межзвездной средой, отдельные атомы углерода могут прилипать к поверхности пылинок вместе с молекулами угарного газа и аммиака. Затем они реагируют, образуя молекулы, подобные аминокислотам. Когда такое облако становится плотнее, а частицы пыли также начинают слипаться, эти молекулы могут собираться в пептиды.
В своем новом исследовании ученые рассматривают плотную среду пылевых дисков, из которых в конечном итоге возникает новая система со звездой и планетами. Такие диски образуются, когда облака внезапно сжимаются под действием силы тяжести. В этой среде молекулы воды встречаются гораздо чаще — они образуют лед на поверхности любых растущих скоплений частиц, что может препятствовать реакциям, образующим пептиды.
Имитируя в лаборатории реакции, которые могут происходить в межзвездной среде, исследование показывает, что, хотя образование пептидов несколько снижается, оно не предотвращается. Вместо этого, по мере того как камни и пыль объединяются, образуя более крупные тела, такие как астероиды и кометы, эти тела нагреваются и позволяют образовываться жидкостям. Это ускоряет образование пептидов в таких жидкостях, и происходит естественный отбор дальнейших реакций, приводящих к образованию еще более сложных органических молекул.
Эти процессы происходили и во время формирования нашей Солнечной системы. Многие из строительных блоков жизни, такие как аминокислоты, липиды и сахара, могут образовываться в космической среде. Кстати, многие из них были обнаружены в метеоритах. Поскольку образование пептидов в космосе происходит эффективнее, чем на Земле, и поскольку они могут накапливаться в кометах, их падение на раннюю Землю могло доставить драгоценный груз, который ускорил шаги к возникновению жизни на Земле.
Так что же все это значит для наших шансов найти инопланетную жизнь? Что ж, строительные блоки для жизни доступны по всей Вселенной. Насколько специфичными должны быть условия, чтобы они смогли самоорганизоваться в живые организмы, все еще остается открытым вопросом. Как только мы узнаем это, у нас появится хорошее представление о том, насколько широко распространена (или нет) может быть жизнь.
Читайте также: Прорыв в синтезе проливает свет на загадку происхождения жизни
