Один из важнейших ингредиентов жизни мог образоваться в сердцах комет

Хотя сегодня подробностей по понятным причинам мало, жизнь на Земле, как полагают, возникла около 4 миллиардов лет назад из роковой смеси органических соединений, широко известной как первичный суп.

Как – и где – были созданы ингредиенты для этого протобиологического блюда, до сих пор является предметом споров, учитывая временные рамки и условия на поверхности остывающей молодой Земли.

Как показали недавние исследования, важнейшие материалы, такие как аминокислоты, липиды и сахара, могут образовываться в глубинах космоса и были доставлены на раннюю Землю через метеориты и кометы.

Согласно новому исследованию группы из Германии и Франции, этот сценарий не только правдоподобен, но и предлагает наиболее вероятное объяснение того, как Земля получила определенные строительные блоки. жизни, некоторые из которых могли бы более эффективно образоваться в межзвездном пространстве.

Исследование сосредоточено конкретно на образовании пептидов или коротких цепочек из от 2 до 50 аминокислот, связанных химическими соединениями, называемыми пептидными связями.

Пептиды — ключ к жизни на Земле. Сформированные из уникальных последовательностей аминокислот, они выполняют разнообразные функции, например, катализируют множество биологических процессов. Авторы отмечают, что древние пептиды также могли сыграть роль в создании примитивных предшественников клеточных мембран.

Однако, несмотря на очевидную важность пептидов в обеспечении жизни на Земле, молодая планета, вероятно, не предлагала больших возможностей. среда для их образования, добавляют исследователи.

Вода может оказывать мешающее воздействие на образование пептидов из химических компонентов, объясняют они, и, таким образом, могла препятствовать этой части абиогенеза или возникновению жизни из неживые материалы.

Есть удивительно более дружелюбное место для образования пептидов: межзвездная среда, термин, обозначающий редкую материю и излучение, занимающее огромные пространства между звездными системами.

Под руководством Сержа Краснокутски, астрофизиком из Института астрономии Макса Планка в Германии, авторы исследования смоделировали условия, наблюдаемые в межзвездной среде, что позволило им проверить в лаборатории некоторые ключевые детали того, как наша планета могла оказаться с пептидами.

Они, например, подтвердили, что синтез пептидов зависит от трех химических ингредиентов – углерода, монооксида углерода и аммиака, присутствие которых может спровоцировать образование аминокислот. -подобные молекулы аминокетенов в межзвездных пылевых облаках низкой плотности.

По мере того, как такого рода молекулярные облака конденсируются, частицы пыли начинают коагулировать, отмечают исследователи, и молекулы аминокетенов могут собираться в цепочки – то есть в пептиды. .

Продолжающаяся коагуляция частиц пыли в межзвездном пространстве может помочь превратить тонкое молекулярное облако в более плотный протопланетный диск, кольцо обломков вокруг звезды, которое в конечном итоге конденсируется дальше, образуя планеты, луны и другие небесные тела. .

Внутри этих околозвездных дисков кометы или астероиды, находящиеся на большом расстоянии от своей звезды, являются «наиболее интересными объектами для образования пептидов», пишут исследователи.

В качестве таких объектов приближается к звезде и нагревается, испарение ее внутренних молекул, как правило, подавляется, и свободно испаряться могут только молекулы из тонкого поверхностного слоя.

Как только температура объекта повышается до 176 К, аммиак в его молекулярном льду объединяется с водой с образованием смеси, температура плавления которой ниже, чем у ее составляющих. Неспособное испаряться, жидкое содержимое глубоко внутри кометы или астероида может «хорошо подходить» для образования молекул аминокетенов, пишут авторы исследования.

Твердые молекулы могут перемещаться более свободно в этом жидком состоянии. , отмечают они, позволяя высокой концентрации молекул аммиака служить катализаторами.

Кроме того, поскольку быстрое потепление может подорвать образование пептидных связей, длительные временные рамки, в течение которых эти небесные объекты претерпевают изменения температуры, более важны. вероятно, поддерживают синтез пептидов, предоставляя больше времени для протекания необходимых химических реакций.

Пептиды, вероятно, образовались таким образом в процессе развития нашей Солнечной системы, предполагают авторы, и, возможно, позже достигли Земли, когда она была молодой планетой. был бомбардирован метеоритами, кометами и другими объектами, потенциально содержащими пептиды.

Прибытие пептидов дало бы Земле по крайней мере один критический компонент для жизни, способствуя развитию протомембран или предшественников мембран. которые придают клеткам их структуру и удерживают их содержимое.

Для изучения этих результатов и продолжения заполнения пробелов в нашем понимании происхождения жизни потребуются дополнительные исследования, но авторы говорят, что это исследование добавляет существенную поддержку идея о том, что инопланетные ингредиенты помогли воплотить в жизнь первобытный суп Земли.

Исследование было опубликовано в журнале Science Advances.