Новости

© NASA Goddard/CI Lab/Dan Gallagher

Ученые из Японии и США, изучив три богатых углеродом метеорита, обнаружили полный набор азотистых соединений, необходимых для ДНК и РНК. Это весомый аргумент в пользу гипотезы о том, что жизнь на Землю попала из космоса.

Древнее Солнца

Наша планета образовалась 4,5 миллиарда лет назад. Условия для жизни сформировались через семьсот миллионов лет, после завершения поздней тяжелой бомбардировки, когда на Землю, представлявшую собой сплошной океан магмы, обрушился мощный метеоритный поток.

Уже в древнейших породах, которые образовались сразу после этого, геологи находят признаки примитивной жизни. Как появились первые организмы, остается загадкой. Не исключено, что сложные органические молекулы прибыли из космоса.

С точки зрения биологии ключевой момент зарождения жизни — возникновение ДНК и РНК. Структурная основа этих макромолекул, обеспечивающих хранение и передачу генетической информации для развития и функционирования живых организмов, — свернутые в спираль сахаро-фосфатные нити, к которым крепятся азотистые, или нуклеотидные основания. Всего их известно пять: четыре входят в ДНК, четыре — в РНК. В двойной цепи ДНК они соединяются попарно, образуя "ступени" спиралевидной "лестницы", обеспечивающие прочность молекулы. Последовательность нуклеотидов определяет генетический код организма.

Азотистые основания из группы пуринов — аденин и гуанин — обнаружили в метеоритах из группы углистых хондритов еще в 1960-х. Тогда же теоретически обосновали возможность образования в межзвездной среде и остальных трех соединений — тимина, цитозина и урацила из группы пиримидинов. Но выявить их не удалось.

CC BY-SA 3.0 / Sponk /
Азотистые основания РНК и ДНК

Современные технологии позволяют определять азотистые основания в органических экстрактах из минеральных образцов на уровне десятимиллионных долей процента. Поэтому исследователи из Японии и США под руководством профессора Хироши Нараоки из Университета Кюсю заново проанализировали три богатых углеродом метеорита: Мурчисон, Мюррей и Тагиш-Лейк, упавших соответственно в Австралии в 1969-м, в штате Кентукки в 1950-м и на юго-западе Канады в 2000-м. В каждом увидели полный набор азотистых оснований, слагающих ДНК и РНК.

По мнению ученых, эти сложные органические соединения не могли синтезироваться внутри метеоритов, так как для этого нужна вода. Скорее всего, они результат фотохимических реакций на поверхности межзвездной ледяной пыли, которая затем попала в метеориты. Жизнь на Земле могла возникнуть из таких же сложных молекул, попавших на нашу планету во время поздней тяжелой бомбардировки.

"Мы считаем, что эти классы органических соединений повсеместно присутствуют во внеземной среде как внутри, так и за пределами Солнечной системы, а приток такой органики из космоса сыграл важную роль в химической эволюции первичной Земли", — указывают авторы статьи.

В таком случае у сложных органических соединений типа азотистых оснований времени для образования было более чем достаточно — метеориты сформировались на самых ранних этапах истории Солнечной системы, до планет. А захваченная ими межзвездная пыль — еще древнее.

Рекордсмен по органике

То, что космическая пыль в мурчисонском метеорите гораздо старше Солнечной системы, доказали в 2020-м. В этом космическом камне — рекордное разнообразие органических соединений, включая моносахариды арабинозу, ксилозу, ликсозу, несколько гексоз и рибозу, которая входит в молекулы РНК, а также множество аминокислот и даже короткие пептиды — фрагменты белков.

Российские ученые из Сколтеха, МГУ и ГЕОХИ РАН вместе с коллегами из Германии в 2021-м с помощью массспектрометрии сверхвысокого разрешения выявили в мурчисонском метеорите несколько тысяч соединений — почти весь спектр органических молекул, известных на Земле, в том числе нуклеиновые кислоты.

"В отличие от коллег из Японии и США, мы не задавались целью найти конкретные соединения, а изучали полный экстракт органики метеорита, сосредоточившись прежде всего на соединениях серы, потому что по ним можно восстановить историю химических процессов", — рассказывает ведущий автор исследования старший научный сотрудник Сколтеха кандидат химических наук Александр Жеребкер.

Изучив еще один крупный углистый метеорит — Альенде, упавший в Мексике в 1969-м, ученые обнаружили в нем те же серосодержащие соединения, но в других пропорциях. По мнению Жеребкера, это свидетельствует о том, что органика синтезировалась не только в межзвездном пространстве, но и внутри материнских тел — планет или астероидов, от которых откололись метеориты.

"Учитывая близкий возраст метеоритов и Земли, можно с уверенностью утверждать, что органическое вещество углистых хондритов могло выступать источником химических соединений — строительных блоков для возникновения биологических молекул и жизни на планете", — отмечает ученый.

CC BY-SA 3.0 / User:Basilicofresco /
Мурчисонский метеорит

Космические радикалы

Недавно исследователи из Физического института имени П. Н. Лебедева РАН (ФИАН) вместе с коллегами из США установили, что в космосе при экстремально низких температурах могут образовываться полициклические ароматические углеводороды (ПАУ) — еще один вид молекул, участвующих в формировании живых организмов.

"Космос считали безжизненным, думали, что там только атомы и простые молекулы: вода, углекислый газ, кремниевая или углеродная пыль. Казалось, что в условиях жуткого холода и губительного излучения для сложных органических молекул нет шансов, а жизнь может зародиться только в “тихой гавани”, в узкой зоне обитаемости, куда попала Земля, — говорит один из авторов этой работы доктор физико-математических наук Валерий Азязов, замруководителя Центра лабораторной астрофизики ФИАН. — Однако теперь мы знаем, что во Вселенной множество сложных органических соединений — первых органических “кирпичиков”, способных дать старт развитию жизни там, где возникают подходящие условия".

На Земле ароматические углеводороды образуются при высокой температуре, например в двигателях внутреннего сгорания или во время пожаров. Однако этих веществ много и в космосе: считается, что до 20 процентов углерода во Вселенной находится в ПАУ.

Ученые ФИАН посредством квантово-механического моделирования продемонстрировали, что в глубоком космосе такие соединения могут образовываться в результате столкновения свободных радикалов, появляющихся при разрыве химических связей молекул под воздействием галактических космических лучей. Лабораторные эксперименты подтвердили это.

© Иллюстрация РИА Новости
Свободные радикалы, которые могли участвовать в космических реакциях с образованием полициклических ароматических углеводородов (ПАУ)

Гипотезу панспермии — о том, что жизнь попала на Землю из космоса, — выдвинули в XIX веке. Многие десятилетия это предположение считали антинаучным, но сейчас в его пользу все больше аргументов.

Тысячелетиями люди думали, что Земля — уникальное, возможно, единственное место во Вселенной, где зародилась жизнь. На самом деле космос наполнен "кирпичиками" жизни. Сложные органические молекулы летают в межзвездном пространстве. Для запуска эволюции нужно только, чтобы на их пути попалась планета с подходящими условиями.

Владислав Стрекопытов

https://ria.ru/20220514/meteority-1788267657.html