Новое исследование, посвященное природе левосторонности хиральных молекул органики на Земле показывает, что их происхождение связано с областями космоса, в которых происходит активное звездообразование. Таким образом строительные материалы для земной жизни могут иметь космическое происхождение. И вероятно они попали на молодую Землю в метеоритах и остатках комет.
Ученые проводят исследования, посвященные интересному вопросу: откуда взялись строительные блоки жизни. И сколько их во Вселенной? Определяя происхождение всех элементов, используемых жизнью – от углерода и фосфора до белков и нуклеиновых кислот, ученые пытаются выяснить – когда они попали на Землю? Как попали? И откуда?
О происхождении хиральных молекул
Недавнее исследование, опубликованное на сайте «Earth» и «Platinum Science Letters», может содержать некоторые ответы на эти вопросы. Сандра Пиццарелло из Школы молекулярных наук при Государственном университете Аризоны, и Кристофер Ярнес из Департамента планетных наук Университета Калифорнии изучали осколки Мерчисонского метеорита, который упал в Австралии в 1969 году и является одним из наиболее изученных метеоритов. Метеорит имеет вес около 90 килограммов. И очень богат углеродистыми соединениями. Внутри осколков ученые обнаружили присутствие хиральных молекул. Которые обнаружены также в отдаленных областях звездообразования.
Хиральность связана с расположением атомов в молекуле. Представьте зеркальное изображение симметричного объекта, такого как стул. Его зеркальное изображение может быть идеально наложено на оригинальное. Однако зеркальное изображение хирального объекта не может быть точно наложено на оригинал.
Гомохиральность играет ключевую роль в клеточных химических реакциях. И все живые организмы (которые мы знаем) содержат «левосторонние» молекулы. Ученые до конца не понимают, почему это так. Но некоторые из них считают, что ответ может иметь какое-то отношение к их космическому происхождению. В 2016 году исследователи обнаружили пропиленоксид, хиральную молекулу, в объекте Стрелец B2. Он представляет собой массивное облако молекулярного газа. Оно находится на расстоянии примерно 25 000 световых лет от Земли. Недалеко от центра нашей галактики Млечный Путь. Полученные данные свидетельствуют о том, что хиральные молекулы, необходимые для возникновения жизни, возможно, происходят из космоса.
Молекулы из космоса
Исследователи обрабатывали пыль, полученную из Мерчисонского метеорита этанолом. А затем тестировали ее на наличие пропиленоксида, одной из хиральных молекул, ранее обнаруженных в облаке Стрелец B2. Ученые обнаружили две производных пропиленоксида в полученных соединениях. И при проведении их гидролиза (разрушения химических веществ водой) происходило получение пропиленгликоля. Что еще раз подтверждало наличие в образцах метеорита пропиленоксида.
Одним из интересных результатов исследования было образование полимерных соединений в образце, который находился в охлажденном состоянии в течение четырех недель, прежде чем подвергался гидролизу. И это еще одно указание на присутствие пропиленгликоля. Такие соединения могут, как полагают исследователи, «сформироваться из метеоритного пропиленоксида как в родительских астероидах, так и на ранней Земле». Это говорит о том, что молекула обладает способностью противостоять суровой среде пространства. И длительным космическим путешествиям.
Одним из выводов исследования является также то, что метеориты содержат «еще множество неизвестных сложных композиций». Ученые не знают, какие еще существуют молекулярные секреты у метеоритов. И как они могут изменить наше понимание происхождения жизни. Стало лишь понято, что метеориты, похоже, обладают ингредиентами для абиотического синтеза или создания соединений из неживых молекул.
«Метеориты содержат все, что мы искали для выяснения природы разнообразия органических молекул на Земле», – заявляет Пиццарелло. Другими словами, именно химические процессы, а не биологические, возможно, породили первые живые клетки. Все из которых являются гомохиральными.
Причина хиральности молекул земной жизни все же до конца неясна. Профессор астробиологии из Университета Эдинбургской школы физики и астрономии Чарльз Кокелл считает, что «есть смысл в том, что жизнь будет использовать одну хиральную форму для упрощения биохимического распознавания».
Глубокие корни возникновения жизни
Хотя метеориты несут молекулы, необходимые для жизни, Пиццарелло говорит, что мы до сих пор не знаем, отвечают ли они за возникновение жизни на Земле. И являются ли они единственным космическим «транспортным средством». Которое доставило хиральные молекулы на Землю. Пока ответы на эти вопросы трудно получить. Но ученые считают, что смогут решить эту задачу. Просто поняв, какие молекулы имеют решающее значение для возникновения жизни в космосе. И какие процессы приводят к возникновению хиральности.
Но независимо от ответа, исследование предполагает существование «очень глубоких корней химической эволюции, которая предшествовала жизни». Существует гипотеза, что хиральность, присущая всей известной нам жизни, возникала в процессе рождения Галактики Млечный Путь около 13,6 млрд. лет назад. И обеспечила возможность возникновения жизни. Как говорил Карл Саган – «все мы сделаны из звездной пыли».