Формирование компонентов ДНК в межзвездной среде воспроизвели в лаборатории

Японские химики воссоздали в лаборатории аналог облаков межзвездной материи и доказали, что внутри них могут формироваться ключевые части "букв" молекул ДНК. Это подтверждает, что сложные "кирпичики жизни" присутствовали в будущей Солнечной системе еще до рождения светила. Описание эксперимента опубликовал научный журнал Nature Communications.

"Наше открытие приближает человечество к ответу на один из самых фундаментальных вопросов - какие вещества присутствовали в Солнечной системе в момент ее возникновения и как они могли повлиять на зарождение жизни на Земле. Мы показали, что те процессы в межзвездной среде, которые мы воспроизвели в лаборатории, действительно могли порождать подобные вещества", - заявил один из авторов исследования, сотрудник Университета Хоккайдо (Япония) Ясухиро Оба.

До недавнего времени астрономы предполагали, что органические соединения крайне редко встречаются в нашей Галактике и во Вселенной в целом. Когда ученые впервые детально изучили "зародыши" звезд и облака межзвездного газа, то обнаружили, что это не так. Оказалось, что они содержат в себе огромные количества простейших углеводородов, спиртов, сахаров и аминокислот. Их следы астрономы позже нашли даже в очень далеких от нас галактиках.

Открытие примитивной органики в облаках межзвездного газа заставило исследователей задуматься над тем, как она возникла и почему под действием ультрафиолета и космических лучей она не распадается на атомы или более простые молекулы. Вдобавок астрономы начали дискутировать о том, могут ли эти вещества вступать в реакции и порождать полноценные "кирпичики" жизни, в том числе азотистые основания, основу "букв" ДНК, а также короткие белковые цепочки и прочие сложные молекулы.

Ясухиро Оба и его коллеги, как и многие другие исследователи, пытаются найти ответ на этот вопрос не в космосе, а на Земле, создавая аналоги межзвездной среды в лаборатории и наблюдая за тем, какие реакции происходят внутри нее при попадании заряженных частиц, пучков ультрафиолета и других источников энергии.

Как отмечают японские исследователи, они попытались максимально приблизить свой эксперимент к реальности. Поэтому они использовали очень простой набор исходных ингредиентов - несколько зерен космической пыли, молекул аммиака, воды, угарного газа и метанола, древесного спирта.

Химия жизни

Эту смесь ученые поместили в вакуумную камеру и охладили ее до температуры в 10 градусов Кельвина (- 263 °C). После этого они начали периодически облучать газопылевое облако вспышками ультрафиолета, что разогревало зерна пыли и вело к формированию тонкой пленки из воды на их поверхности.

Подобный слой влаги, как предполагают сейчас многие планетологи, играл ключевую роль в процессе химической эволюции земной жизни еще до того, как возникло Солнце и сформировалась Земля. Дело в том, что внутри него формировались сложные молекулы, в том числе будущие "заготовки" белков и ДНК.

Ученые подтвердили, что это действительно так, обнаружив на поверхности зерен пыли сразу шесть азотистых оснований - цитозин, урацил, тимин, аденин, ксантин и гипоксантин, а также несколько коротких белковых цепочек из двух или трех аминокислот. Помимо этого, в облаке "межзвездного газа" появились и другие сложные органические молекулы, которые тоже могли играть важную роль в зарождении жизни на Земле.

Концентрация всех этих веществ была крайне малой, что может объяснить, как отмечает Оба, почему другие группы ученых, которые проводили схожие опыты, не смогли зафиксировать их. По всей видимости, их измерительные приборы не были достаточно чувствительными для того, чтобы уловить следы "кирпичиков жизни" в ледяной оболочке космической пыли.

Несмотря на их малую долю, масса этих веществ может достигнуть достаточно больших значений за десятки и сотни миллионов лет, которые проходят с момента формирования облаков межзвездного газа до рождения звезд внутри них. Это говорит о том, что зарождение жизни на Земле было связано с процессами, которые происходили в космосе еще до начала формирования Солнечной системы, заключают ученые.