Одна з найважливіших складових життя могла утворитися в серцях комет

Хоча сьогодні, зі зрозумілих причин, деталей дуже мало, вважається, що життя на Землі виникло близько 4 мільярдів років тому з доленосної суміші органічних сполук, відомої під назвою “первісний суп”.

Як і де були створені інгредієнти для цієї прото-біологічної страви, досі залишається полем для дискусій, враховуючи часові рамки та умови на поверхні остигаючої молодої Землі.

Як показали нещодавні дослідження, такі важливі матеріали, як амінокислоти, ліпіди та цукри, могли утворюватися в глибинах космосу і потрапляти на ранню Землю з метеоритами та кометами.

Згідно з новим дослідженням групи вчених з Німеччини та Франції, такий сценарій не тільки правдоподібний, але й пропонує найбільш вірогідне пояснення того, як Земля отримала певні будівельні блоки життя, деякі з яких могли б утворитися більш ефективно в міжзоряному просторі.

Дослідження фокусується на формуванні пептидів, або коротких ланцюжків від 2 до 50 амінокислот, пов’язаних хімічними зв’язками, які називаються пептидними зв’язками.

Пептиди є ключовими для життя на Землі. Утворені з унікальних послідовностей амінокислот, вони виконують різноманітні функції, зокрема, каталізують низку біологічних процесів. Стародавні пептиди також могли відігравати певну роль у створенні примітивних попередників клітинних мембран, зазначають автори дослідження.

Проте, незважаючи на очевидну важливість пептидів у забезпеченні життя на Землі, молода планета, ймовірно, не була сприятливим середовищем для їхнього формування, додають дослідники.

Вони пояснюють, що вода може мати заплутаний вплив на формування пептидів з хімічних компонентів, а отже, могла перешкоджати цій частині абіогенезу, тобто виникненню життя з неживих матеріалів.

Існує напрочуд сприятливіше місце для утворення пептидів: міжзоряне середовище – термін для позначення розрідженої речовини та випромінювання, що займає величезні простори між зоряними системами.

Під керівництвом Сержа Краснокутського, астрофізика з Інституту астрономії Макса Планка в Німеччині, автори дослідження змоделювали умови міжзоряного середовища, що дозволило їм перевірити в лабораторії деякі ключові деталі того, як на нашій планеті могли з’явитися пептиди.

Вони підтвердили, наприклад, що синтез пептидів залежить від трьох хімічних інгредієнтів – вуглецю, монооксиду вуглецю та аміаку – присутність яких може спричинити утворення амінокислотоподібних молекул амінокетену в хмарах міжзоряного пилу низької густини.

Дослідники зазначають, що коли така молекулярна хмара конденсується, її пилові частинки починають коагулювати, і молекули амінокетену можуть збиратися в ланцюжки – тобто пептиди.

Постійна коагуляція частинок пилу в міжзоряному просторі може допомогти перетворити тонку молекулярну хмару на щільніший протопланетний диск – кільце уламків навколо зірки, яке з часом конденсується далі, утворюючи планети, супутники та інші небесні тіла.

У цих навколозоряних дисках комети або астероїди, що знаходяться на великій відстані від своєї зірки, є “найцікавішими об’єктами для утворення пептидів”, – пишуть дослідники.

Коли такий об’єкт наближається до зірки і нагрівається, випаровування його внутрішніх молекул, як правило, пригнічується, і лише молекули з тонкого поверхневого шару можуть вільно випаровуватися.

Коли температура об’єкта піднімається до 176 Кельвінів, аміак у молекулярному льоду з’єднується з водою, утворюючи суміш, температура плавлення якої нижча, ніж у її складових. Здебільшого нездатний випаровуватися, зріджений вміст в глибині комети або астероїда може бути “добре пристосований” для утворення молекул амінокетену, пишуть автори дослідження.

Вони зазначають, що тверді молекули можуть вільніше рухатися в цьому рідкому стані, що дозволяє високій концентрації молекул аміаку слугувати каталізатором.

Крім того, оскільки швидке потепління може перешкоджати утворенню пептидних зв’язків, тривалий час, протягом якого ці небесні об’єкти зазнають температурних змін, швидше за все, сприятиме синтезу пептидів, надаючи більше часу для протікання необхідних хімічних реакцій.

Автори припускають, що пептиди, ймовірно, утворилися таким чином під час розвитку нашої Сонячної системи, а пізніше могли потрапити на Землю, коли молода планета зазнала бомбардування метеоритами, кометами та іншими об’єктами, що потенційно можуть містити пептиди.

Поява пептидів дала б Землі принаймні один важливий для життя компонент, сприяючи розвитку протомембран, або попередників мембран, які надають клітинам їхню структуру та утримують їхній вміст.

Для вивчення цих результатів і подальшого заповнення прогалин у нашому розумінні походження життя знадобляться додаткові дослідження, але автори кажуть, що це дослідження додає суттєвої підтримки ідеї про те, що позаземні інгредієнти допомогли зародитися первісному супу на Землі.