Нові рецепти зародження життя можуть допомогти у пошуках далеких населених світів
Життя вимагає повторення хімічних реакцій. Опис типів реакцій та умов, необхідних для їх самопідтримуваного повторення, так званого автокаталізу, може сфокусувати пошук життя на інших планетах.
Про це розповідають в Університеті Вісконсін-Медісон, передають OstanniPodii.com.
Життя на далекій планеті -- якщо воно там є -- може бути зовсім не схоже на життя на Землі. Але у Всесвіті є дуже багато хімічних інгредієнтів і дуже багато способів їх змішувати. Група вчених скористалася цими обмеженнями і склала куховарську книгу із сотнями хімічних рецептів, здатних призвести до виникнення життя.
Складений ними список інгредієнтів може допомогти в пошуках життя в інших точках Всесвіту, вказавши на найвірогідніші умови планетарного варіанту техніки змішування, температури й часу випікання, за яких рецепт може вийти єдиним.
Процес переходу від базових хімічних інгредієнтів до складних циклів клітинного метаболізму та розмноження, що визначають життя, на думку дослідників, вимагає не тільки простого початку, а й повторення.
"Походження життя справді являє собою процес щось із нічого", - каже астробіолог Бетюль Качар, яка працює за підтримки НАСА та є професором бактеріології у Вісконсін-Медісоні. "Але це щось не може статися лише один раз. Життя зводиться до хімії та умов, які можуть створити самовідтворювану модель реакцій".
Хімічні реакції, внаслідок яких утворюються молекули, що сприяють повторному протіканню тієї самої реакції, називаються автокаталітичними. У новому дослідженні, опублікованому в "Journal of the American Chemical Society", Жень Пенг, постдокторант з лабораторії Качар, та його колеги зібрали 270 комбінацій молекул, що включають атоми з усіх груп і рядів періодичної таблиці, з потенціалом для стійкого автокаталізу.
"Вважалося, що такі реакції відбуваються дуже рідко", - каже Качар. "Ми показуємо, що насправді це далеко не рідкість. Просто потрібно шукати в правильному місці".
Дослідники зосередили свої пошуки на так званих реакціях взаємопроникнення. У цих реакціях дві сполуки, що включають один і той самий елемент з різним числом електронів, або реактивним станом, з′єднуються й утворюють нову сполуку, в якій елемент перебуває в середньому з початкових реактивних станів.
За словами співавтора дослідження, вченого-геолога з Вісконсін-Медісона Зака Адама, який вивчає походження життя на Землі, для того, щоб реакція була автокаталітичною, її результат також повинен служити вихідним матеріалом для повторного протікання реакції, так що вихід стає новим входом. У результаті реакцій співмірності утворюються численні копії деяких молекул, які слугують матеріалом для наступних етапів автокаталізу.
"Якщо умови підходять, то можна почати з відносно невеликої кількості таких виходів", - каже Адам. "Кожного разу, коли ви робите поворот циклу, ви виділяєте принаймні один додатковий вихід, що прискорює реакцію та змушує її протікати ще швидше".
Автокаталіз схожий на популяцію кроликів, що зростає. Пари кроликів збираються разом, народжують на світ нових кроликів, а потім нові кролики виростають і самі створюють пари та народжують ще більше кроликів. Не потрібно багато кроликів, щоб незабаром з′явилося ще більше кроликів.
Однак шукати у Всесвіті висячі вуха й пухнасті хвости, ймовірно, не найбільш виграшна стратегія. Натомість Качар сподівається, що хіміки візьмуть ідеї зі списку рецептів нового дослідження та випробують їх у каструлях і сковорідках, що імітують позаземні кухні.
"Ми ніколи остаточно не дізнаємося, що саме сталося на нашій планеті для виникнення життя. У нас немає машини часу", - каже Качар. "Але в пробірці ми можемо створити кілька планетарних умов, щоб зрозуміти, як динаміка підтримки життя могла виникнути насамперед".
Качар очолює підтримуваний НАСА консорціум під назвою MUSE (Використання та відбір металів протягом еонів). Її лабораторія займатиметься реакціями за участю елементів молібдену та заліза, і вона з нетерпінням чекає, що ж ще можна приготувати з найекзотичніших і найнезвичайніших частин нової книги рецептів.
"Карл Саган сказав, що якщо ви хочете спекти пиріг з нуля, то спочатку потрібно створити Всесвіт", - каже Качар. "Я думаю, що якщо ми хочемо зрозуміти Всесвіт, то спочатку потрібно спекти кілька пирогів".