|
Космическое происхождение строительных блоков жизни
|
|
|
|
Как возникла жизнь? Ответ на этот вопрос лежит в самой основе нашего существования на планете Земля. Возникла ли жизнь просто в результате химических реакций между органическими соединениями в первозданном бульоне, оставшемся после того, как Земля образовалась из космического мусора? Если да, то откуда взялись органические соединения? Некоторые из так называемых «строительных блоков жизни» могли быть удивительно распространены в ранней Солнечной системе. Группа японских и американских ученых под руководством Ясухиро Оба проанализировала образцы, взятые с астероида Рюгу в 2018 году миссией «Хаябуса-2», и обнаружила урацил, одно из пяти ключевых оснований молекул РНК и ДНК, которые имеют решающее значение для жизни, какой мы ее знаем. . Их исследование было опубликовано 21 марта в Nature Communications.
|
|
|
|
На самом базовом уровне развитие жизни — это вопрос объединения простых органических молекул во все более сложные соединения, которые могут участвовать в бесчисленных реакциях, связанных с живым организмом. Считается, что простые аминокислоты служат строительными блоками при построении этих более сложных молекул. Но это не просто упражнение со случайной комбинацией. Самый большой «кусок» человеческого генома, хромосома 1, состоит из 249 миллионов пар оснований (ступеней на закрученной лестнице молекулы ДНК). Каждая пара оснований состоит из двух оснований: либо гуанина и цитозина, либо аденина и тимина. Построение от простых химических пар оснований до полной нити ДНК является масштабным мероприятием. Нить ДНК также имеет сложную структуру, которая варьируется от одного человека к другому. Жизнь на Земле использует структуру ДНК для запоминания конструкции соответствующей формы жизни.
|
|
|
Наряду с ДНК жизнь использует молекулу под названием РНК для производства белков и выполнения других случайных функций внутри клеток. РНК тоже состоит из длинной цепочки оснований: гуанина, цитозина и аденина (как и ДНК), но вместо тимина в ней есть урацил, который и был обнаружен в образце из Рюгу. Рюгу — это так называемый углеродистый астероид С-типа. Это наиболее распространенный тип в поясе астероидов, составляющий около 75% наблюдаемых нами астероидов. Миссия Hayabusa2 установила, что астероиды типа C, такие как Ryugu, являются источником редкого метеорита, иногда встречающегося на Земле, называемого углеродистым хондритом. Ранее в этих метеоритах находили урацил и другие органические молекулы, но нельзя было исключить возможность того, что некоторые из молекул имеют земное происхождение. Образцы метеорита могли быть загрязнены здесь, на Земле, или их химический состав мог измениться в результате нагревания при падении через атмосферу.
|
|
|
|
Однако, поскольку образец Рюгу был взят с поверхности астероида и доставлен обратно в плотно закрытом контейнере, ученые уверены, что он свободен от загрязнения или каких-либо последствий попадания на Землю. Кроме того, присутствие этих аминокислот на Рюгу показывает, что даже на поверхности астероида, подверженной воздействию солнечного ветра, микрометеоритов и космических лучей, органические молекулы могут пережить перемещение через Солнечную систему. В образцах Рюгу уже было обнаружено огромное количество различных органических соединений. Многие органические молекулы, такие как аминокислоты, бывают двух видов: левые и правые. Жизнь на Земле основана на левовращающих аминокислотах, но обе формы одинаково распространены в образцах Рюгу, что указывает на то, что молекулы, обнаруженные на Рюгу, не являются признаками жизни.
|
|
|
|
Солнечная система образовалась около 4,57 миллиарда лет назад из облака молекулярной пыли, подвергшегося воздействию УФ-излучения и бомбардировке частицами протонов. Молекулярное облако содержало простые молекулы, такие как метан (CH4), вода (H2O) и аммиак (NH3). Они были бы фрагментированы радиацией, и фрагменты снова собрались бы в более сложные молекулы, такие как аминокислоты. Считается, что астероиды типа С, такие как Рюгу, образовались так далеко от Солнца, что содержащиеся в них вода и углекислый газ остались бы замороженными. Однако по мере нагревания астероидов и таяния льда жидкая вода могла реагировать с горными породами и минералами. Привели ли эти условия к созданию более сложных органических молекул, остается открытым вопросом, но, безусловно, эти условия благоприятствовали дальнейшим реакциям. Кроме того, эти условия могли повлиять на выживаемость различных соединений. Образцы Hayabusa2 из Рюгу дают новый контекст для понимания происхождения органических соединений, которые, возможно, были началом жизни на Земле. До появления этих органических соединений на ранней Земле и до образования самой жизни еще далеко.
|
|
|
|
Источник
|
