Жизнь на других планетах может быть не похожа на жизнь на Земле, но во Вселенной существует лишь ограниченное число химических ингредиентов. Исследователи из Университета Висконсин-Мэдисон воспользовались этими ограничениями, чтобы создать поваренную книгу, включающую сотни химических рецептов, способных привести к возникновению жизни. Определив наиболее вероятные условия, при которых они могут возникнуть, этот список ингредиентов позволит сфокусировать поиски внеземной жизни.
Происхождение жизни: Нечто из ничего
По мнению Бетюля Качара, астробиолога, работающего при поддержке НАСА и являющегося профессором бактериологии в UW-Madison, возникновение жизни - это "процесс "что-то из ничего". Однако этот процесс не может произойти только один раз. Жизнь зависит от химического состава и условий, способных вызвать самовоспроизводящуюся модель реакций. Для того чтобы жизнь прошла путь от базовых химических компонентов до сложных циклов клеточного метаболизма и размножения, необходимо повторение.
Автокаталитические реакции и реакции взаимопроникновения
Автокаталитические реакции - это химические реакции, в результате которых образуются молекулы, способствующие повторению одной и той же реакции. В исследовании, опубликованном в Journal of the American Chemical Society, ученые собрали 270 комбинаций молекул, способных к устойчивому автокатализу. В этих комбинациях участвовали атомы из всех групп и рядов периодической таблицы.
Основное внимание исследователи уделили реакциям компропорционирования, в которых два соединения, содержащие один и тот же элемент, но с разным числом электронов, соединяются с образованием нового соединения. Для того чтобы реакция была автокаталитической, ее результат должен обеспечивать исходные вещества для повторного протекания реакции, создавая цикл. В результате реакций сопоставления образуется несколько копий некоторых молекул, что дает материал для следующих этапов автокатализа.
Расширение представлений об автокаталитических реакциях
Ранее считалось, что автокаталитические реакции являются редкими, однако данное исследование показывает, что они встречаются гораздо чаще, чем считалось ранее. Выявив эти реакции и изучив условия их протекания, ученые могут получить представление о возможности возникновения жизни в различных условиях. Как поясняет Зак Адам, профессор геонаук в UW-Madison, "если условия подходящие, то можно начать с относительно небольшого количества таких выходов. Каждый раз, когда вы совершаете поворот цикла, вы выплескиваете по крайней мере один дополнительный выход, который ускоряет реакцию и заставляет ее протекать еще быстрее".
Последствия для поиска внеземной жизни
Составив эту поваренную книгу химических рецептов, ученые предоставили ценный ресурс для поиска жизни за пределами Земли. Эти рецепты могут помочь исследователям определить наиболее перспективные условия для возникновения жизни на других планетах. По мере того как мы будем продолжать исследовать Вселенную, понимание химических процессов, приводящих к возникновению жизни, будет иметь решающее значение для поиска внеземных организмов.
