Портал создан при поддержке Федерального агентства по печати и массовым коммуникациям.

Органическая инъекция

Занесли кометы жизнь на Землю или всё-таки нет?

В 1953 году Стэнли Миллер вместе с Гарольдом Юри поместили в колбу метан, аммиак, угарный газ и водород, подлили туда немного воды и с помощью высокого напряжения создали в сосуде искусственные молнии. Приблизительно такие условия, как созданные в колбе у экспериментаторов, были на нашей планете на самих ранних этапах её развития. Целью исследователей было выяснить, могут ли в подобных условиях из неорганических молекул образоваться органические соединение. Оказалось, что вполне себе могут – в хорошо обработанной молниями газовой смеси образовалось несколько аминокислот. Так было впервые показано, что необходимые для существования жизни компоненты могут образовываться из простых веществ фактически просто так, в атмосфере. Гипотеза самозарождения жизни на Земле получила мощное подтверждение, а эксперимент вошёл в историю и учебники. Однако остался один нерешённый вопрос.

Если всё так хорошо получается с аминокислотами, которые молнии могли бы «насинтезировать» в промышленных масштабах, то вот с другим важным для жизни ингредиентом – сахарами, получилась небольшая проблема. Дело в том, что основная «молекула жизни» – ДНК состоит из блоков, каждый из которых, в свою очередь, состоит из трёх структурных фрагментов: азотистого основания, сахара, и фосфатной группы. По аналогичному принципу построена и молекула РНК – другой носитель генетической информации. Так вот, чтобы молекула РНК или ДНК смогла образоваться или, к примеру, создать свою копию, ей нужно где-то взять этот самый сахар, а проблема состоит в том, что при ударах молниями в отличие от аминокислот, сахара не образовываются. Значит должен существовать какой-то другой ответ на этот «сладкий» вопрос.

Одна из популярных гипотез, которая объясняет происхождение первых биологических систем на Земле, состоит в том, что все или почти все необходимые ингредиенты были занесены на нашу планету извне, например, падающими кометами. Правда, возникает закономерный вопрос – а откуда возникают биологические молекулы на кометах? Недавние исследования показали, что кометы могут быть самыми настоящими космическими лабораториями, на которых в присутствии воды и простейших неорганических веществ под действием ультрафиолетового излучения, которого в космосе хватает, могут образовываться органические соединения, в том числе и аминокислоты. А что с сахарами?

Сахара, оказывается, тоже могут образовываться, и даже не на самих кометах, а ещё до их образования. В работе, опубликованной в Science, исследователи смоделировали условия протопланетного диска и посмотрели, могут ли в нём возникать органические молекулы и, главное, какие. Для этого они взяли смесь из воды, метанола и аммиака, охладили её до -195 градусов Цельсия внутри вакуумной камеры, а затем подвергли её ультрафиолетовому облучению. Собственно, получилось воссоздать те условия, которые существовали на этапе формирования комет из небольших частичек льда. После чего лёд растопили, как если бы наша гипотетическая комета приблизилась к Солнцу и начала нагреваться. По завершении всех манипуляций образовавшуюся смесь подвергли тщательному анализу, чтобы определить, какие вещества и в каких количествах образовались в ходе эксперимента.

Оказалось, что 3.5% от получившегося вещества составляют различные органические соединения, а больше всего получилось рибозы – одного из видов сахаров. Кроме рибозы, надо сказать, образовалось ещё множество различных сахаров, но в заметно меньших концентрациях. Получается, что из космоса на Землю могли попасть не только аминокислоты, но и сахара, которых так не хватало в эксперименте Мюллера-Юри. Правда, надо сделать два важных замечания. Во-первых, такая органическая посылка из космоса имела бы ценность только в тот период времени, когда поверхность Земли уже значительно остыла – ведь если бы комета, пусть даже целиком состоящая из сахаров, аминокислот и других органических «запчастей», упала бы в океан расплавленной магмы, толку от неё, согласитесь, было бы немного. А во-вторых, существование органики на кометах не является необходимым условием зарождения жизни на планете – вероятнее всего, нужные пребиотические молекулы могут образовываться и без космической помощи. Но куда более важное следствие из этого нового эксперимента – это то, что процесс зарождения жизни в разных уголках Вселенной вероятнее всего проходит по схожим этапам и приводит к одинаковым результатам, поскольку схожи исходные условия: простейшие неорганические молекулы в веществе протопланетного диска и излучение от звезды. Хотя, конечно, ещё рано говорить о том, что биологические механизмы жизни на Земле универсальны для разных миров – это пока что всего лишь гипотеза.