Новые рецепты зарождения жизни могут помочь в поисках далеких обитаемых миров

Жизнь требует повторения химических реакций. Описание типов реакций и условий, необходимых для их самоподдерживающегося повторения, так называемого автокатализа, может сфокусировать поиск жизни на других планетах.

Об этом рассказывают в Университете Висконсин-Мэдисон, передают OstanniPodii.com.

Жизнь на далекой планете -- если она там есть -- может быть совсем не похожа на жизнь на Земле. Но во Вселенной есть очень много химических ингредиентов и очень много способов их смешивать. Группа ученых воспользовалась этими ограничениями и составила поваренную книгу с сотнями химических рецептов, способных привести к возникновению жизни.

Составленный ими список ингредиентов может помочь в поисках жизни в других точках Вселенной, указав на наиболее вероятные условия планетарного варианта техники смешивания, температуры и времени выпекания, при которых рецепт может получиться единым.

Процесс перехода от базовых химических ингредиентов к сложным циклам клеточного метаболизма и размножения, определяющих жизнь, по мнению исследователей, требует не только простого начала, но и повторения.

"Происхождение жизни действительно представляет собой процесс что-то из ничего", - говорит астробиолог Бетюль Качар, которая работает при поддержке НАСА и является профессором бактериологии в Висконсин-Мэдисоне. "Но это что-то не может произойти только один раз. Жизнь сводится к химии и условиям, которые могут создать самовоспроизводящуюся модель реакций".

Химические реакции, в результате которых образуются молекулы, способствующие повторному протеканию той же реакции, называются автокаталитическими. В новом исследовании, опубликованном в "Journal of the American Chemical Society", Жень Пенг, постдокторант из лаборатории Качар, и его коллеги собрали 270 комбинаций молекул, включающих атомы из всех групп и рядов периодической таблицы, с потенциалом для устойчивого автокатализа.

"Считалось, что такие реакции происходят очень редко", - говорит Качар. "Мы показываем, что на самом деле это далеко не редкость. Просто нужно искать в правильном месте".

Исследователи сосредоточили свои поиски на так называемых реакциях взаимопроникновения. В этих реакциях два соединения, включающие один и тот же элемент с разным числом электронов, или реактивным состоянием, соединяются и образуют новое соединение, в котором элемент находится в среднем из начальных реактивных состояний.

По словам соавтора исследования, ученого-геолога из Висконсин-Мэдисона Зака Адама, который изучает происхождение жизни на Земле, для того, чтобы реакция была автокаталитической, ее результат также должен служить исходным материалом для повторного протекания реакции, так что выход становится новым входом. В результате реакций соразмерности образуются многочисленные копии некоторых молекул, которые служат материалом для следующих этапов автокатализа.

"Если условия подходят, то можно начать с относительно небольшого количества таких выходов", - говорит Адам. "Каждый раз, когда вы делаете поворот цикла, вы выделяете по крайней мере один дополнительный выход, что ускоряет реакцию и заставляет ее протекать еще быстрее".

Автокатализ похож на растущую популяцию кроликов. Пары кроликов собираются вместе, рождают на свет новых кроликов, а затем новые кролики вырастают и сами создают пары и рождают еще больше кроликов. Не нужно много кроликов, чтобы вскоре появилось еще больше кроликов.

Однако искать во Вселенной висячие уши и пушистые хвосты, вероятно, не самая выигрышная стратегия. Вместо этого Качар надеется, что химики возьмут идеи из списка рецептов нового исследования и испытают их в кастрюлях и сковородках, имитирующих внеземные кухни.

"Мы никогда окончательно не узнаем, что именно произошло на нашей планете для возникновения жизни. У нас нет машины времени", - говорит Качар. "Но в пробирке мы можем создать несколько планетарных условий, чтобы понять, как динамика поддержки жизни могла возникнуть прежде всего".

Качар возглавляет поддерживаемый НАСА консорциум под названием MUSE (Использование и отбор металлов в течение эонов). Её лаборатория будет заниматься реакциями с участием элементов молибдена и железа, и она с нетерпением ждет, что же еще можно приготовить из самых экзотических и необычных частей новой книги рецептов.

"Карл Саган сказал, что если вы хотите испечь пирог с нуля, то сначала нужно создать Вселенную", - говорит Качар. "Я думаю, что если мы хотим понять Вселенную, то сначала нужно испечь несколько пирогов".