|
Строительным элементам жизни легче формироваться в космосе
|
|
|
|
Происхождение жизни на Земле по-прежнему остается загадкой, но мы постепенно выясняем все этапы и необходимые ингредиенты. Ученые полагают, что жизнь зародилась в первобытном бульоне органических 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 журнале Science Advances, показывает, что особая группа молекул, известная как пептиды, может образовываться в условиях космоса легче, чем на Земле. Это означает, что они могли быть доставлены на раннюю Землю метеоритами или кометами, и что жизнь, возможно, могла сформироваться и в других местах. Жизненные функции наших клеток (и клеток всех живых существ) поддерживаются большими и сложными молекулами на основе углерода (органическими), называемыми белками. В нашей ДНК, которая сама по себе является большой и сложной органической молекулой, закодировано большое разнообразие белков, необходимых нам для поддержания жизни.
|
|
|
|
Однако эти сложные молекулы состоят из множества маленьких 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, на каком этапе они превращаются в замкнутую, самовоспроизводящуюся систему — живой организм. Это последнее исследование проливает свет на то, как могли образоваться и соединиться некоторые из этих строительных блоков и как они оказались на Земле. ДНК, или дезоксирибонуклеиновая кислота, состоит из двух длинных нитей, образующих структуру двойной спирали. Каждая нить состоит из молекул меньшего размера, называемых нуклеотидами. Каждый нуклеотид содержит три компонента: молекулу сахара (дезоксирибоза в ДНК), фосфатную группу и азотистое основание. В ДНК существует четыре типа азотистых оснований: аденин (А), тимин (Т), цитозин (С) и гуанин (G). Эти основания соединяются особым образом (A с T, C с G), образуя ступени двойной спиральной лестницы, а сахарные и фосфатные группы образуют основу молекулы ДНК.
|
|
|
Пептиды - это совокупность аминокислот, образующих короткую цепочечную структуру. Пептиды могут состоять всего из двух аминокислот, но также могут состоять из сотен аминокислот. Объединение аминокислот в пептиды является важным этапом, поскольку пептиды выполняют такие функции, как "катализирование" или усиление реакций, которые важны для поддержания жизни. Они также являются молекулами-кандидатами, которые могли бы быть в дальнейшем собраны в ранние версии мембран, удерживая функциональные молекулы в клеточноподобных структурах. Однако, несмотря на их потенциально важную роль в возникновении жизни, спонтанное образование пептидов в условиях окружающей среды на ранней Земле было не таким простым делом. На самом деле, ученые, проводившие нынешнее исследование, 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 той части пространства, которая называется межзвездной средой (см. выше), отдельные атомы углерода могут прилипать к поверхности пылинок вместе с молекулами монооксида углерода и аммиака. Затем они вступают в реакцию, образуя молекулы, подобные аминокислотам. Когда такое облако становится плотнее и частицы пыли также начинают слипаться, эти молекулы могут собираться в пептиды. В своем новом исследовании ученые изучают плотную среду пылевых дисков, из которой в конечном итоге образуется новая солнечная система со звездой и планетами. Такие диски образуются, когда облака внезапно разрушаются под действием силы тяжести. В этой среде молекулы воды гораздо более распространены, образуя лед на поверхности любых растущих агломератов частиц, которые могут препятствовать реакциям, приводящим к образованию пептидов. Имитируя реакции, которые могут происходить в межзвездной среде в лабораторных условиях, исследование показывает, что, хотя образование пептидов немного уменьшается, оно не предотвращается.
|
|
|
|
Вместо этого, когда 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 этих жидкостях, и происходит естественный отбор дальнейших реакций, приводящих к образованию еще более сложных органических молекул. Эти процессы должны были произойти во время формирования нашей собственной солнечной системы. Многие строительные элементы жизни, такие как аминокислоты, липиды и сахара, могут образовываться в космической среде. Многие из них были обнаружены в метеоритах. Поскольку образование пептидов в космосе происходит более эффективно, чем на Земле, и поскольку они могут накапливаться в кометах, их воздействие на раннюю эпоху на Земле могло привести к значительным изменениям, которые ускорили шаги на пути к зарождению жизни на Земле. Итак, что все это означает для наших шансов обнаружить инопланетную жизнь? Что ж, строительные блоки для жизни доступны по всей Вселенной. Насколько специфичными должны быть условия, чтобы они могли самостоятельно образовывать живые организмы, остается открытым вопросом. Как только мы это узнаем, у нас появится хорошее представление о том, насколько широко распространенной может быть жизнь.
|
|
|
|
Источник
|
