Життя на далекій планеті, якщо воно існує, може бути зовсім не схожим на земне. Все тому, що в «коморі» Всесвіту дуже багато хімічних інгредієнтів і ще більше способів їх змішувати. Команда під керівництвом вчених з Університету Вісконсін-Медісон використала ці знання, щоб написати «кулінарну книгу» з сотнями хімічних рецептів, які потенційно можуть дати початок життю
Як зародилося життя на Землі Фото: news.wisc.edu
Так, результати їхніх експериментів можуть допомогти астрономам віднайти життя на інших планетах у Всесвіті, вказуючи на найвірогідніші умови. Це можливо, якщо масштабувати результати досліджень на планетарні масштаби, аналізуючи умови (температуру, пропорції змішуваних елементів тощо).
За словами дослідників, процес переходу від базових хімічних інгредієнтів до складних циклів клітинного метаболізму і розмноження, які визначають життя, вимагає не лише простого початку, але й повторення.
«Зародження життя — це процес виникнення чогось з нічого, — пише Бетюль Качар, астробіолог (працює за підтримки НАСА), професор бактеріології Університету штату Медісон. — Але це щось не може статися лише один раз (без повторення). Життя зводиться до хімії та умов, які можуть генерувати самовідтворювану схему реакцій».
Хімічні реакції, в результаті яких утворюються молекули, що сприяють повторенню тієї самої реакції знову і знову, називаються автокаталітичними реакціями. У новому дослідженні, опублікованому 18 вересня в «Журналі Американського хімічного товариства», Чжен Пенг (Zhen Peng), дослідник з лабораторії Качара, та його колеги склали 270 комбінацій молекул, що включають атоми з усіх груп і рядів періодичної системи Менделєєва, з потенціалом для тривалого автокаталізу.
«Вважалося, що такі реакції відбуваються дуже рідко, — каже Бетюль Качар. — Ми показуємо, що насправді вони зовсім не рідкісні. Просто потрібно шукати в правильному місці».
Цікаве по темі: NASA успішно повернуло на Землю зразки з поверхні астероїда Бенну
Дослідники зосередили свої пошуки на так званих реакціях пропорціонування. У цих реакціях дві сполуки, до складу яких входить один і той самий елемент з різною кількістю електронів або реактивних станів, об’єднуються, щоб створити нову сполуку, в якій елемент знаходиться посередині між вихідними реактивними станами.
Щоб бути автокаталітичним, результат реакції також повинен забезпечити вихідні матеріали для повторного протікання реакції, тому вихід стає новим входом, — говорить Зак Адам, співавтор дослідження і геолог з Університету штату Медісон, який вивчає походження життя на Землі. — Реакції пропорціювання призводять до утворення численних копій деяких молекул, що забезпечують матеріали для наступних етапів автокаталізу.
Chemistry Фото: pixabay.com
«Якщо умови сприятливі, ви можете почати з відносно невеликої кількості таких продуктів, — каже Адам. — Щоразу, коли ви робите черговий виток циклу, ви викидаєте принаймні один додатковий продукт, який прискорює реакцію і змушує її відбуватися ще швидше».
Автокаталіз схожий на зростаючу популяцію кроликів. Пари кроликів об’єднуються, виробляють приплід нових кроленят, а потім нові кролики виростають, об’єднуються в пари і виробляють ще більше кроленят. Не потрібно багато кроликів, щоб незабаром мати ще більше кроленят.
Читайте популярне: Hubble сфотографував злиття двох галактик та дослідив стародавню зоряну систему
Однак шукати у Всесвіті відстовбурчені вуха і пухнасті хвости, мабуть, не є виграшною стратегією. Натомість науковці сподіваються, що зімітувати «позаземну кухню», змішуючи в експериментальних умовах різні елементи, — краща ідея, яка дасть необхідні результати.
«Ми ніколи точно не дізнаємося, що саме сталося на цій планеті, щоб зародилося життя. У нас немає машини часу, — каже Качар. — Але в пробірці ми можемо створити кілька планетарних умов, щоб зрозуміти, як могла розвиватися динаміка, необхідна для підтримання життя в першу чергу».
Качар очолює консорціум під назвою MUSE, що підтримується NASA. Його лабораторія зосереджує свою роботу на дослідженнях реакцій, що включають елементи молібден і залізо. Вчені з нетерпінням чекають, які екзотичні і незвичайні «рецепти» їм вдасться відтворити.
«Карл Саган сказав, що якщо ви хочете спекти пиріг з нуля, спочатку ви повинні створити всесвіт, — розповідає Качар. — Я думаю, що якщо ми хочемо зрозуміти всесвіт, спочатку ми повинні спекти кілька пирогів».
Ознайомтеся з іншими популярними матеріалами:
Японія створила штучний інтелект, що розшифровує “мову” курей
NASA спрогнозувала зіткнення астероїда Бенну з Землею
NASA показало місця майбутньої висадки на Місяць: фото південного полюса
