Ключевые компоненты жизни прибыли на Землю из космоса?

28 сентября 2018



Все живые существа нуждаются в клетках и энергии для их тиражирования. Без этих фундаментальных строительных блоков живые организмы не могли бы существовать. До сих пор мало что известно о ключевом элементе строительных блоков — фосфатах. Недавно учеными из Гавайского университета в Манои, которые работали в сотрудничестве с коллегами из Франции и Тайваня, обнаружены новые убедительные доказательства того, что этот компонент жизни был создан в космическом пространстве и доставлен на Землю в течение первого миллиарда лет метеоритами или кометами.

Комета 67P/Чурюмова — Герасименко.

Затем соединения фосфора были включены в биомолекулы, обнаруженные в клетках живых существ на Земле. Результаты этого революционного исследования изложены в работе «An Interstellar Synthesis of Phosphorus Oxoacids» («Межзвездный синтез оксокислот фосфора»), автором которой является аспирант Гавайского университета Маноа (UH Manoa) Эндрю Тернер, в настоящее время он доцент Университета Пайквилля и профессор химии UH Manoa Ральф Кайзер в сентябрьском выпуске «Nature Communications». Согласно данному исследованию, фосфаты и дифосфорная кислота являются двумя основными элементами, которые необходимы для создания строительных блоков в молекулярной биологии. Это основные составляющие хромосом, носителей генетической информации, хранящейся в виде последовательности ДНК. Вместе с фосфолипидами в клеточных мембранах и аденозинтрифосфатом, которые функционируют как носители энергии в клетках, они образуют самовоспроизводящийся материал, присутствующий во всех живых организмах.

В сверхвысоковакуумной камере, охлажденной до 5 К (-450 ° F) в научно-исследовательской лаборатории Обсерватории Кека в в UH Manoa (W.M. Keck Research Laboratory in Astrochemistry), гавайская команда ученых смоделировала межзвездные ледяные зерна, покрытые углекислым газом и водой, подобные тем, которые повсеместно распространены в холодных молекулярных облаках, а также фосфином. В ходе эксперимента было имитировано воздействие космических лучей, путем создания ионизирующего излучения (использовались электроны с высокой энергией). В результате синтезировались многочисленные оксокислоты фосфора, такие как фосфорная кислота и дифосфорная кислота. «На Земле фосфин смертелен для живых существ», — говорит Тернер, ведущий автор данного исследования. «Но в межзвездной среде экзотическая химия фосфина может способствовать возникновению редких путей химической реакции, способных инициировать образование биорелевантных молекул, таких как оксокислоты фосфора, которые в конечном итоге могут вызвать молекулярную эволюцию жизни, такую, какой мы ее знаем».

Кайзер добавил: «Оксикислоты фосфора, обнаруженные в наших экспериментах с помощью передовых методик, в которых были задействованы лазеры, соединенные с масс-спектрометрами, газовые хроматографы и другие высокоточные приборы, также могли быть сформированы и в пределах таких комет, как 67P/Чурюмова — Герасименко (67P / Churyumov-Gerasimenko), которая содержит источник фосфор, считающийся источником фосфина ». Кайзер добавляет, что разработанные ими методы могут также использоваться для обнаружения следовых количеств взрывчатых веществ и наркотиков.

«Поскольку кометы, по крайней мере, часть из них, содержат остатки протопланетного диска (проплида), который сформировал нашу солнечную систему, эти соединения могут прослеживаться до межзвездной среды, везде, где имеется достаточное количество фосфина в межзвездных льдах», — говорит Корнелия Мейнерт из Университета Ниццы (Франция). При доставке на Землю метеоритами или кометами эти оксокислоты фосфора могли использоваться для пребиотической химии фосфора Земли. Поэтому понимание легкого синтеза этих оксокислот имеет важное значение для выяснения происхождения водорастворимых пребиотических соединений фосфора и нахождение разгадки того, как они могли быть включены в состав живых организмов не только на Земле, но потенциально, и в других местах Вселенной.

В этом проекте кроме Тернера и Кайзера работали Корнелия Мейнерт и Агнес Чанг из Национального университета Донг Хва (Тайвань).