Как ДНК-подобные молекулы могут выживать в облаках Венеры

Новое исследование, проведенное международной группой ученых, включая специалистов из Вроцлавского университета науки и технологий, Кардиффского университета, Массачусетского технологического института и других учреждений, показало, что пептидонуклеиновая кислота (ПНК) — молекула, структурно схожая с ДНК, — способна выживать в условиях, имитирующих атмосферу Венеры. Работа, опубликованная в журнале Science Advances, открывает новые перспективы в поисках внеземной жизни, особенно в экстремальных средах, ранее считавшихся непригодными для биохимических процессов.

Серная кислота как потенциальный растворитель для жизни

Облака Венеры состоят преимущественно из капель серной кислоты с примесями хлора, железа и других соединений. Долгое время считалось, что такая среда разрушает сложные органические молекулы, однако новое исследование опровергает это представление.

Януш Юранд Петковски, ведущий автор исследования, поясняет: «Люди думают, что концентрированная серная кислота разрушает все органические молекулы и, следовательно, убивает все живое, но это неправда. Хотя многие биохимические вещества, такие как сахара, нестабильны в такой среде, наши исследования на сегодняшний день показывают, что другие химические вещества, обнаруженные в живых организмах, такие как азотистые основания, аминокислоты и некоторые дипептиды, не разрушаются».

Эксперимент с ПНК в серной кислоте

В ходе исследования ученые подвергли ПНК воздействию 98%-ного раствора серной кислоты при комнатной температуре на протяжении двух недель. Результаты показали, что молекула оставалась стабильной, что свидетельствует о возможности существования сложной органической химии в облаках Венеры.

«Здесь мы открыли новую главу о потенциале серной кислоты как растворителя для жизни, продемонстрировав, что ПНК — сложная молекула, структурно связанная с ДНК и, как известно, специфически взаимодействующая с нуклеиновыми кислотами, — проявляет замечательную стабильность в концентрированной серной кислоте при комнатной температуре», — подчеркивает Януш Петковски.

Связь с предыдущими открытиями

Эти выводы дополняют более ранние исследования, включая обнаружение фосфина в атмосфере Венеры в 2020 году группой ученых из Имперского колледжа Лондона. Фосфин, как и аммиак (также найденный в венерианских облаках), считается потенциальным биомаркером.

Уильям Бейнс из Кардиффского университета, участвовавший в обоих исследованиях, отмечает: «И аммиак, и фосфин являются биомаркерами, что означает, что они могут указывать на присутствие жизни. Но облака Венеры совершенно враждебны к жизни, какой мы ее знаем на Земле. Поэтому наше последнее исследование направлено на изучение потенциала концентрированной серной кислоты как растворителя, который мог бы поддерживать сложную химию, необходимую для жизни в этих, казалось бы, непригодных для жизни облаках».

Перспективы дальнейших исследований

Хотя ПНК продемонстрировала устойчивость при комнатной температуре, при нагреве выше 50 °C ее стабильность снижается. Это означает, что для подтверждения возможности существования жизни в облаках Венеры, где температура колеблется от 0 °C до 100 °C, потребуется найти или синтезировать более термостойкий аналог.

«Наше исследование показывает, что ПНК больше не стабильна в серной кислоте при температурах выше 50 °C. Поэтому наши будущие исследования будут сосредоточены на создании генетического полимера — молекулы, которая может играть ту же роль, что и ДНК в жизни на Земле, — которая стабильна в концентрированной серной кислоте в диапазоне температур облаков Венеры», — говорит Януш Петковски.

Практическое значение открытия

Помимо астробиологии, исследование имеет прикладное значение для химической промышленности, поскольку серная кислота — один из самых распространенных промышленных реагентов. Понимание ее взаимодействия с органическими молекулами может привести к новым технологическим применениям.

Таким образом, работа ученых не только расширяет границы поиска внеземной жизни, но и ставит новые вопросы о природе биохимических процессов в экстремальных условиях. Как отмечает Уильям Бейнс, «это новый фрагмент гораздо большей головоломки в нашем понимании того, как создается жизнь, хотя она и сильно отличается от нашей, и где во Вселенной она может существовать».