Участок природного ядерного реактора в районе Окло в Габоне.  В урановом месторождении происходит ядерная реакция в течение сотен тысяч лет. Желтая порода представляет собой оксид урана. Фото: Robert D. Loss

Жизнь на ранней Земле

похоже, началась с парадокса: в то время как жизнь нуждается в воде, как растворителе, химические основы первых молекул разваливались в ее присутствии. Оказывается, универсальный растворитель – вода может быть чрезвычайно едкой.

Некоторые ученые указали на этот парадокс как на признак того, что жизнь или то, что ей предшествовало, возникла в другом месте, и была доставлена ​​на Землю кометами или метеоритами. Другие исследователи искали растворители, которые могли бы обладать необходимыми качествами воды без ее разрушающей силы.

В последние годы на роль такого растворителя часто выдвигается формамид – прозрачная и умеренно активная жидкость, состоящая из водорода, углерода, азота и кислорода. В отличие от воды, она не разрушает сложные молекулы, необходимые для образования нуклеиновых кислот и белков, которые, в свою очередь, имеют ключевое значение для возникновения жизни. Вместе с тем вещество легко преобразуется с помощью химических реакций в ключевые соединения, необходимые, в первую очередь, для создания нуклеиновых кислот.

Хотя формамид достаточно распространен в областях космоса, в которых происходит активное звездообразование, ученые пытаются выяснить, было ли вещество достаточно распространено на молодой Земле. Поскольку свидетельств его присутствия на Земле сегодня не обнаружено, за исключением синтетического химиката.

Новое исследование

представленное ученым-землеустроителем Гарвардского университета Захари Адамом и ученым из Института наук о Земле и жизни Масаси Аоно (ELSI) в Токийском технологическом институте, показало возможность синтеза формамида в природе с помощью радиации.

Исследователи облучали воду и смесь двух химических веществ, которые, существовали на ранней Земле (цианид водорода и водный ацетонитрил) частицами высокой энергии, испускаемыми кобальтом-60. Этот искусственно созданный радиоактивный изотоп обычно используется в терапии рака. В результате, по их данным, было получено значительное количество формамида. Это произошло быстрее, чем в более ранних попытках исследователей использовать теоретические модели.

Остается неясным, было ли на ранней Земле достаточно радиоактивного материала в нужных местах для возникновения химических реакций, которые привели к образованию формамида. И даже если бы условия были пригодными, ученые еще не могут сделать вывод, что именно формамид сыграл важную роль в происхождении жизни.

Тем не менее новое исследование способствует подтверждению возможной роли в возникновении жизни альтернативных растворителей. И дополняет собой теорию о возможности существования разных основ жизни. Кроме того, это наводит на мысль о возможности процессов, которые могут происходить на других планетах, где растворители, отличные от воды, в сочетании с энергией, вырабатываемой радиоактивными источниками, обеспечивают необходимые условия для превращения простых соединений в более сложные строительные блоки.

«Представьте себе, что жизни на водной основе предшествовала совершенно уникальная сеть взаимодействующих молекул, которая следовала другим химическим правилам, чем жизнь, которую мы знаем», – сказал Адам.

Эта работа была представлена ​​на недавних собраниях Международного общества по изучению происхождения жизни и Научной конференции по астробиологии.

Масаси Аоно, слева, в комнате радиации в Токийском технологическом институте, где его команда получила формамин, подвергая химические вещества воздействию радиации. Фотография:  Nerissa Escanlar