Все живые существа состоят из клеток, для репродуцирования которых необходима энергия. Без этих фундаментальных «кирпичиков» живые организмы на Земле были бы не в состоянии размножаться, то есть просто бы не существовали.
Комета 67Р/Чурюмова-Герасименко, снятая космическим зондом Rosetta. © ESA / Rosetta / NAVCAM
Но при этом до сих пор у ученых было слишком мало информации о ключевом элементе этих «кирпичиков»: о фосфатах. Исследователи Гавайского университета в Маноа в сотрудничестве со своими коллегами из Франции и Тайваня обнаружили убедительные доказательства того, что эти компоненты жизни возникли в космосе и на протяжении первого миллиарда лет существования Земли были привнесены на нее метеоритами и кометами. Содержащие фосфор субстанции интегрировались затем в биомолекулы, которые наличествуют в клетках живых организмов на Земле.
Революционная научная разработка была опубликована под названием An Interstellar Synthesis of Phosphorus Oxoacids (Межзвездный синтез оксокислот фосфора) в сентябрьском номере научного журнала Nature Communications. Ведущими авторами статьи являются бывший докторант Эндрю Тернер из Гавайского университета в Маноа (сейчас - ассистент-профессор в университете Пайквилля), а также профессор химии Ральф Кайзер из Гавайского университета.
Согласно исследованию, фосфаты и перифосфорная кислота представляют собой две важные субстанции, играющие решающую роль для наших «кирпичиков» в молекулярной биологии. Они являются главными компонентами хромосом, носителей генетической информации ДНК. Вместе с фосфолипидами в клеточных мембранах и аденозитрифосфатом, который служит энергоносителем в клетках, они образуют самопроизводящийся материал, присутствующий во всех живых организмах.
В охлажденной до пяти градусов Кельвина вакуумной камере исследовательской астрохимической лаборатории Кека Гавайского университета в Маноа исследователи воссоздали частички межзвездного льда, покрытые двуокисью углерода, водой и фосфином. Эти компоненты в холодных молекулярных облаках вездесущи. Когда они подвергались воздействию ионизирующего излучения в форме высокоэнергетических заряженных электронов, что должно было моделировать космические лучи в космическом пространстве, вследствие реакции в неравновесных системах образовывались различные фосфорные оксокислоты, как пирофосфорная кислота.
«На Земле фосфин для живых существ смертелен», - говорит Тернер. - «Но в межзвездной среде экзотическая химия фосфинов обеспечивает особые пути химических реакций, релизующих образование биорелевантных молекул, как фосфорные оксокислоты, что, в конце концов, может приводить к молекулярной эволюции жизни, какой мы ее знаем».
«Фосфорные оксокислоты были зафиксированы в ходе наших экспериментов современными исследовательскими методами с использованием лазеров, масс-спектрометров и газовых хроматографов. Они могли бы образоваться и во льду кометы 67Р/Чурюмова-Герасименко, которая имеет источник фосфора, происходящий предположительно от фосфина», - объясняет Кайзер. - «Кстати, такую технологию можно на практике применять и для того, чтобы обнаруживать следы взрывчатых веществ или наркотиков».
«Так как кометы хотя бы частично содержат остатки материала из протопланетарного диска, из которого возникла наша Солнечная система, его (материала) субстанции можно проследить вплоть до межзвездной среды, в которой фосфин наличествовал в достаточных количествах в кусочках межзвездного льда», - дополняет Корнелия Майнерт из университета Ниццы во Франции.
После попадания на Землю с метеоритами или кометами эти фосфорные оксокислоты стали задействоваться в пребиотической фосфорной химии на Земле. Поэтому понимание простого синтеза этих оксокислот является решающим для того, чтобы расшифровать происхождение водорастворимых пребиотических фосфорных компонентов, а также понять, как они интегрировались в живые организмы - не только на Земле, но и, возможно, в других частях нашей вселенной.
0
