Долгое время возникновение жизни считалось уникальным «земным рецептом», требующим особых, почти тепличных планетарных условий. Господствовало убеждение, что сложные органические молекулы, без которых немыслимо ничто живое, формируются лишь на поздних этапах эволюции протопланетных дисков или прямо на поверхности молодых планет. Однако революционное исследование ученых из Орхусского университета (Дания) в корне меняет эту картину. Оказывается, Вселенная уже в своих холодных и безжизненных молекулярных облаках готовит фундаментальные «ингредиенты» для будущих биологических процессов, значительно повышая шансы на то, что жизнь — явление космически распространенное.
Исследователи Серджио Иопполо, Альфред Томас Хопкинсон и их коллеги поставили перед собой амбициозную задачу: воссоздать в лаборатории среду гигантских межзвездных пылевых облаков — колыбелей новых звездных систем. В специальных камерах, где поддерживается сверхвысокий вакуум и температура, близкая к абсолютному нулю (около -260°C), они смоделировали условия космической пустоты.
На поверхность искусственных пылевых частиц ученые поместили простейшую аминокислоту глицин, известную как один из предшественников жизни, и подвергли ее воздействию аналогов космического излучения, используя ионный ускоритель в европейском центре HUN-REN Atomki (Венгрия).
Результаты, опубликованные в журнале Nature Astronomy, оказались поразительными. Молекулы глицина под воздействием излучения начали соединяться между собой, формируя более сложные структуры — пептиды (короткие цепочки аминокислот) и выделяя воду. Это прямое экспериментальное доказательство того, что пептиды, ключевые предшественники белков, могут спонтанно образовываться прямо на ледяных пылинках в глубинах космоса, задолго до рождения звезд и планет. Данный процесс опровергает старую парадигму, согласно которой для синтеза сложной органики необходимы более «теплые» и комфортные условия формирующихся планетных систем.
Открытие имеет фундаментальное значение. Во-первых, химическая реакция соединения аминокислот в пептиды универсальна. Это означает, что в аналогичных условиях из более разнообразных аминокислот, также обнаруженных в космосе и на метеоритах, должны рождаться и другие, еще более сложные пептиды. Таким образом, межзвездное пространство может быть гигантской и эффективной «фабрикой» пребиотических молекул.
Во-вторых, когда такие пылевые облака коллапсируют, образуя звезды и планеты, этот органический материал неизбежно попадает на поверхности молодых небесных тел. Если планета оказывается в обитаемой зоне, она получает уже готовый, доставленный из космоса «стартовый набор» для потенциального зарождения жизни.
Как подчеркивает профессор Лив Хорнекер, руководитель Центра межзвездного катализа (InterCat) при Орхусском университете, подобные пептиды — не пассивные строительные блоки. Они могут активно участвовать в пребиотической химии, катализируя дальнейшие реакции, ведущие к усложнению органических систем. Хотя путь от пептида в пылевом облаке до живой клетки на планете невероятно долог и до конца не ясен, данная работа устраняет одно из ключевых препятствий в этой цепи — естественное космическое происхождение сложных органических полимеров.
Исследователи отмечают, что им предстоит выяснить, могут ли в аналогичных условиях формироваться и другие критически важные для жизни компоненты: мембраны, нуклеиновые основания и нуклеотиды. Однако уже сейчас ясно, что Вселенная гораздо «талантливее» в приготовлении основ для жизни, чем мы предполагали. Холодная и пустая, на первый взгляд, межзвездная среда оказывается гигантским химическим реактором, где загораются искры будущей биологии. Это не только приближает нас к пониманию наших собственных истоков, но и статистически увеличивает вероятность того, что эти искры когда-то вспыхнули жизнью не только на нашей маленькой голубой планете.