Obsah:
Výzkumníci reprodukovali širokou škálu stavebních kamenů pro život v prebiotickém scénáři zahrnujícím meteority a sluneční vítr.
Začali formamidem, jednoduchou organickou sloučeninou, která je ve vesmíru všudypřítomná. Formamid byl detekován v galaktických centrech, oblastech vzniku hvězd a mezihvězdném prostoru, stejně jako v kometách a satelitech.
Poté přidali meteoritový prášek jako katalyzátor a ozářili roztok vysokoenergetickými protonovými paprsky, aby simulovali sluneční vítr. Získali bohatou směs komplexních biologických molekul včetně aminokyselin, karboxylových kyselin, cukrů a nukleobází (základních stavebních kamenů pro DNA a RNA).
Mezi produkty byly také nukleosidy cytidin, uridin, adenosin a thymidin, což jsou pokročilejší stavební bloky sestávající z nukleobáze navázané na molekulu cukru. Nukleosidy je notoricky obtížné znovu vytvořit za prebiotických podmínek.
"Byli jsme velmi překvapeni, když jsme je viděli," řekl Raffaele Saladino z univerzity v Tuscii v Itálii.
Ingredience pro život byly dříve znovu vytvořeny podle různých možných pozemských scénářů, z nichž některé zahrnovaly blesk, ultrafialové záření, hydrotermální průduchy nebo dopady meteoritů. Nové poznatky rozšiřují rozsah možností na prebiotická prostředí mimo ranou Zemi, včetně malých, putujících těles v naší sluneční soustavě.
Výsledky byly zveřejněny minulý měsíc v časopise Proceedings of the National Academy of Sciences.
Solární větrná energie
Tým předtím syntetizoval některé stavební bloky (ale žádné nukleosidy) vystavením formamidu velmi vysokým teplotám, simulaci podmínek v blízkosti sopek nebo při dopadu meteoritu na ranou Zemi.
Místo toho ozařováním formamidu vysokoenergetickými protony získali vyšší výtěžek aminokyselin a nukleobází, stejně jako dalších relevantních biomolekul včetně nukleosidů.
"Protonová chemie jde o krok dále než tepelná chemie," řekl spoluautor studie Ernesto Di Mauro z římské univerzity La Sapienza. "Protonové záření se ukazuje jako úžasně účinné."
Dodal: "Chemie uhlíku funguje všude ve vesmíru stejně a každá hvězda produkuje sluneční vítr. To nám říká, že život by mohl být univerzální."
Zajímavé je, že scénář produkoval velké množství prekurzorů pro metabolické i genetické dráhy (karboxylové kyseliny a nukleobáze). Pokračující debata o původu života je, zda se jako první objevil metabolismus nebo genetika. Zde zjištění naznačují, že oba procesy se mohly objevit současně.
Meteority jako reaktory
Jiné nálezy také naznačují, že meteority mohly nasévat ingredience pro život na rané Zemi, zejména během pozdního těžkého bombardování, období, kdy byly vnitřní planety často před 4,1 až 3,8 miliardami let bouchány. Uvnitř meteoritů byly nalezeny zejména některé jednoduché aminokyseliny, cukry a nukleobáze, i když ve velmi malých proporcích.
Zde chtěli vědci jít za myšlenku meteoritů jako pouhých nosičů organických molekul. Testovali katalytické vlastnosti 11 meteoritů, které patří do čtyř hlavních tříd – železo, kamenité železo, chondrity a achondrity – ale nejprve ošetřili horninový prášek, aby odstranil veškeré stopy organických látek.
Zjistili, že minerály v meteoritech jsou nezbytné pro katalýzu syntézy molekul, přičemž kamenité železné, chondritové a achondritové meteority jsou obecně aktivnější než železné meteority. Testovali také jednotlivé minerály přítomné v meteoritech a zjistili, že pro plný katalytický účinek je zapotřebí plný prášek.
"Meteority nejsou pouze raketoplány pro organické látky, jak naznačuje společný úhel pohledu," říká Saladino. "Jsou to také reaktory, které mohou během svého života syntetizovat biomolekuly."
Úlovek
Zjištění přicházejí s důležitým upozorněním.
"Jsem extrémně nadšený z této práce, protože získali mnohem více než nukleobáze," řekl Steven Benner, chemik původu života z Foundation for Applied Molecular Evolution na Westheimer Institute v Gainesville na Floridě, který byl do nové studie se nezapojím. "Zkombinovali formamid a chemii hornin a získali tolik stavebních bloků - to je to, co dělá tento papír důležitým."
"Ale háček je v tom, že celková hmotnost meteoritu, který přichází po události formování Měsíce, je zanedbatelná," dodal. "Nemůžete se spoléhat na to, že pozdní těžké bombardování vám přinese mnoho organických látek. Kromě toho je to množství uhlíku zanedbatelné ve srovnání s tím, co už tady na Zemi je."
Formamid, výchozí molekula v jejich experimentu, se skutečně snadno vyrábí z kyanovodíku a vody - dvou sloučenin, které byly na rané Zemi hojné.
"Můj názor je, že musíme vyřešit problém s tím, co je tady na Zemi, než se podíváme na meteority," řekl Benner, "právě kvůli množství materiálu, který přichází."
