Астробиологи расширяют понимание того, насколько просто ключевые элементы жизни на Земле образуются в космосе

Исследование раскрывает процесс формирования строительных блоков жизни

Происхождение жизни на Земле долгое время оставалось загадкой, но учёные всё больше приближаются к раскрытию этой тайны, разгадывая шаги и компоненты, приведшие к зарождению жизни. Предполагается, что жизнь зародилась в „первичном бульоне“ органических химических соединений и биомолекул на ранней Земле, что в итоге привело к появлению сложных организмов.

Предположение о том, что некоторые из этих важных компонентов могли быть поставлены из космоса, было выдвинуто давно. Новое исследование, опубликованное в журнале Science Advances, раскрывает, что группа молекул, известных как пептиды, вероятно, могла образовываться в космических условиях легче, чем те, что были обнаружены на Земле. Это намекает на возможность того, что эти молекулы могли быть доставлены на раннюю Землю метеоритами или кометами, что возможно инициировало процесс формирования жизни и в других регионах Вселенной.

Жизненные функции клеток живых организмов обеспечиваются сложными углеродными (органическими) молекулами, известными как белки. Генетическая информация, закодированная в нашей ДНК, определяет создание разнообразных белков, которые сами по себе являются огромными и сложными органическими молекулами.

Эти сложные молекулы формируются из множества маленьких и простых молекул, таких как аминокислоты — строительные блоки жизни. Для объяснения происхождения жизни необходимо понять, как и где образуются эти строительные блоки, и при каких условиях они собираются в более сложные структуры. Наконец, необходимо выяснить, какой ключевой шаг позволил им стать ограниченной, самовоспроизводящейся системой — живым организмом.

Последние научные исследования проливают свет на процесс образования некоторых из этих строительных блоков и их сборки, а также на их попадание на Землю. ДНК состоит из приблизительно 20 различных аминокислот, которые аранжируются в структуре двойной спирали, определяя генетический код. Пептиды также представляют собой последовательность аминокислот в цепочечной структуре. Они могут содержать всего две аминокислоты, а также состоять из сотен. Сборка аминокислот в пептиды играет ключевую роль, поскольку эти молекулы выполняют таки функции, как катализ реакций, необходимых для поддержания жизни. Они также являются предшественниками молекул, которые впоследствии могут стать ранними версиями клеточных мембран, обеспечивая удержание функциональных молекул в структурах, аналогичных клеткам.

Однако, несмотря на их важную роль в зарождении жизни, пептиды не так легко могли образовываться спонтанно в условиях ранней Земли. Учёные, проводившие последнее исследование, предварительно показали, что холодные условия космоса более благоприятны для образования пептидов. При очень низкой плотности молекулярных облаков и пылевых частиц в межзвёздном пространстве, отдельные атомы углерода могут притягиваться к поверхности пыли вместе с молекулами аммиака и угарного газа, и в результате образовывать молекулы, подобные аминокислотам. При увеличении плотности облака и столкновений частиц пыли могут образовываться пептиды.

В последнем исследовании, проведённом учёными, рассматривается аспект процесса формирования солнечных систем — пылевые диски, в которых зарождаются новые звёзды и их планетарные системы. Эти диски возникают из облаков, разрушаемых под действием гравитационных сил. Интересным аспектом этого исследования стало обнаружение богатого содержания молекул воды в этой среде. Эти молекулы воды образуют лёд на поверхности пылинок, что играет ключевую роль в формировании органических соединений.

Имитируя реакции, которые могут происходить в межзвёздной среде, исследователи показывает, что, несмотря на некоторое уменьшение образования пептидов, оно не прекращается полностью. Скорее, происходит переход от простых молекул к более сложным органическим соединениям, включая аминокислоты, липиды и сахара. Эти процессы, возможно, имели место и на ранних стадиях формирования нашей Солнечной системы.

Образование пептидов более эффективно в космосе, чем на Земле, и они могут аккумулироваться в кометах, которые в свою очередь могли оказать влияние на раннюю Землю, ускоряя процесс зарождения жизни.

Эти открытия вызывают вопросы о вероятности обнаружения жизни за пределами Земли. Хотя строительные блоки жизни могут быть широко распространены во Вселенной, насколько условия должны быть специфическими для формирования живых организмов, остаётся открытым вопросом. Однако, по мере того как понимание этих процессов будет углубляться, учёные смогут лучше оценить вероятность существования жизни в других уголках космоса.