Жизнь на далекой планете, если она существует, может быть совсем не похожей на земную. Все потому, что в «кладовке» Вселенной очень много химических ингредиентов и еще больше способов их смешивать. Команда под руководством ученых из Университета Висконсин-Мэдисон использовала эти знания, чтобы написать «кулинарную книгу» с сотнями химических рецептов, которые потенциально могут дать начало жизни
Как зародилась жизнь на Земле Фото: news.wisc.edu
Так, результаты их экспериментов могут помочь астрономам найти жизнь на других планетах во Вселенной, указывая на наиболее вероятные условия. Это возможно, если перенести результаты исследований на планетарные масштабы, анализируя условия (температуру, пропорции смешиваемых элементов и т.д.).
По словам исследователей, процесс перехода от базовых химических ингредиентов к сложным циклам клеточного метаболизма и размножения, которые определяют жизнь, требует не только простого начала, но и повторения.
«Зарождение жизни — это процесс возникновения чего-то из ничего, — пишет Бетюль Качар, астробиолог (работает при поддержке НАСА), профессор бактериологии Университета штата Мэдисон. — Но это что-то не может произойти только один раз (без повторения). Жизнь сводится к химии и условиям, которые могут генерировать самовоспроизводящуюся схему реакций».
Химические реакции, в результате которых образуются молекулы, способствующие повторению той же реакции снова и снова, называются автокаталитическими реакциями. В новом исследовании, опубликованном 18 сентября в «Журнале Американского химического общества», Чжен Пенг (Zhen Peng), исследователь из лаборатории Качара, и его коллеги составили 270 комбинаций молекул, включающих атомы из всех групп и рядов периодической системы Менделеева, с потенциалом для длительного автокатализа.
«Считалось, что такие реакции происходят очень редко, — говорит Бетюль Качар. — Мы показываем, что на самом деле они вовсе не редки. Просто нужно искать в правильном месте».
Интересное по теме: NASA успешно вернуло на Землю образцы с поверхности астероида Бенну
Исследователи сосредоточили свои поиски на так называемых реакциях пропорционирования. В этих реакциях два соединения, в состав которых входит один и тот же элемент с разным количеством электронов или реактивных состояний, объединяются, чтобы создать новое соединение, в котором элемент находится посередине между исходными реактивными состояниями.
Чтобы быть автокаталитическим, результат реакции также должен обеспечить исходные материалы для повторного протекания реакции, поэтому выход становится новым входом, — говорит Зак Адам, соавтор исследования и геолог из Университета штата Мэдисон, изучающий происхождение жизни на Земле. — Реакции пропорционирования приводят к образованию многочисленных копий некоторых молекул, обеспечивающих материалы для следующих этапов автокатализа.
Chemistry Фото: pixabay.com
«Если условия благоприятны, вы можете начать с относительно небольшого количества таких продуктов, — говорит Адам. — Каждый раз, когда вы делаете очередной виток цикла, вы выбрасываете по крайней мере один дополнительный продукт, который ускоряет реакцию и заставляет ее происходить еще быстрее».
Автокатализ похож на растущую популяцию кроликов. Пары кроликов объединяются, производят приплод новых крольчат, а затем новые кролики вырастают, объединяются в пары и производят еще больше крольчат. Не нужно много кроликов, чтобы вскоре иметь еще больше крольчат.
Читайте популярное: Hubble сфотографировал слияние двух галактик и исследовал древнюю звездную систему
Однако искать во Вселенной оттопыренные уши и пушистые хвосты, видимо, не совсем выигрышная стратегия. Зато ученые надеются, что сымитировать «внеземную кухню», смешивая в экспериментальных условиях различные элементы, — лучшая идея, которая даст необходимые результаты.
«Мы никогда точно не узнаем, что именно произошло на этой планете, чтобы зародилась жизнь. У нас нет машины времени, — говорит Качар. — Но в пробирке мы можем создать несколько планетарных условий, чтобы понять, как могла развиваться динамика, необходимая для поддержания жизни в первую очередь».
Качар возглавляет консорциум под названием MUSE, поддерживаемый NASA. Его лаборатория сосредотачивает свою работу на исследованиях реакций, включающих элементы молибден и железо. Ученые с нетерпением ждут, какие экзотические и необычные «рецепты» им удастся воссоздать.
«Карл Саган сказал, что если вы хотите испечь пирог с нуля, сначала вы должны создать вселенную, — рассказывает Качар. — Я думаю, что если мы хотим понять вселенную, сначала мы должны испечь несколько пирогов».
Ознакомьтесь с другими популярными материалами:
Япония создала искусственный интеллект, расшифровывающий «язык» кур
NASA спрогнозировала столкновение астероида Бенну с Землей
NASA показало места будущей высадки на Луну: фото южного полюса
