В глубоком вакууме межзвездного пространства, где температура опускается до экстремальных -260 градусов Цельсия, происходят удивительные химические превращения. Исследователи из Орхусского университета совместно с коллегами из венгерского института Atomki воссоздали внутри лабораторных камер суровые условия гигантских пылевых облаков. Работа опубликована в Nature Astronomy.
Космическая кухня «варит» белковые блоки жизни в межзвездной среде
Ученые из Орхусского университета экспериментально доказали, что пептиды — короткие цепочки аминокислот — могут самопроизвольно формироваться в условиях открытого космоса. Исследование подтверждает, что сложные органические соединения возникают на поверхности космической пыли задолго до появления планет.и
Ультравысоковакуумная камера для астрофизики и астрохимии (ICA) в институте Atomki, Венгрия. Эта камера использовалась для обработки глицина высокоэнергетическими протонами. Béla Sulik / HUN-REN Institute for Nuclear Research (Atomki)
Хотя пептиды часто называют «короткими белками», граница между ними условна. Обычно цепочку до 50 аминокислот считают пептидом, а более длинную — белком. Уникальность открытия в том, что в космосе обнаружена именно реакция полимеризации. Обычно для создания связи между аминокислотами требуется удаление молекулы воды, что казалось крайне маловероятным в ледяном вакууме. Но космическое излучение дает необходимый энергетический толчок, позволяя органике «сшиваться» в более сложные структуры даже в абсолютном холоде
Ученые поместили простейшую аминокислоту — глицин — в среду, имитирующую космический вакуум, и подвергли ее воздействию ионизирующего излучения, аналогичного космическим лучам. Результаты превзошли ожидания: молекулы глицина начали связываться друг с другом, образуя пептидные цепи и высвобождая воду.
Графическое изображение глицина на поверхности межзвездной пыли, которую бомбардируют космические лучи (протонами p+), что и приводит к образованию пептидов. При этом выделяется молекула воды (красный — кислород, и белый — водород).
Это открытие меняет представление о том, насколько «живой» может быть материя еще до формирования звездных систем. Ранее считалось, что подобные сложные структуры возникают лишь на более поздних этапах развития протопланетных дисков, однако эксперимент показал, что первичный «бульон» начинает вариться в ледяной тишине межзвездных облаков.
Универсальный механизм
Процесс соединения аминокислот в пептиды универсален, а значит, в космосе могут возникать и куда более сложные цепочки. Когда пылевые облака коллапсируют, образуя звезды и планеты, накопленные органические соединения попадают на поверхность молодых небесных тел. Если такая планета оказывается в обитаемой зоне, наличие готовых строительных блоков значительно повышает шансы на возникновение жизни.
Доцент Серджио Иопполо (слева) и постдок Альфред Томас Хопкинсон (справа) обсуждают планы экспериментов. На переднем плане — две камеры сверхвысокого вакуума, используемые для исследования реакций в условиях межзвездной среды.
Соавтор работы профессор Лив Хорнекэр, отмечает: «Пептиды являются одними из основных строительных блоков жизни. Они могут активно участвовать в ранней пребиотической химии, катализируя дальнейшие реакции, ведущие к возникновению жизни».
Вселенная может быть буквально засеяна заготовками для будущих биологических организмов. Исследование открывает путь и к поиску других компонентов, таких как нуклеотиды и липиды (основа клеточных мембран), которые также могут иметь внеземное происхождение.