Новые рецепты происхождения жизни могут указать путь к отдаленным обитаемым планетам
Жизнь на далекой планете — если она там есть — может быть совсем не похожа на жизнь на Земле. Но в кладовой Вселенной не так много химических ингредиентов и не так много способов их смешивания. Команда, возглавляемая учеными из Университета Висконсин–Мэдисон, воспользовалась этими ограничениями, чтобы написать «кулинарную книгу», содержащую сотни химических рецептов, которые потенциально могут дать начало жизни.
Исследователи говорят, что процесс перехода от основных химических ингредиентов к сложным циклам клеточного метаболизма и размножения, которые определяют жизнь, требует не только простого начала, но и повторения.
«Происхождение жизни на самом деле — это процесс возникновения чего-то из ничего», — говорит Бетюль Качар, астробиолог, профессор бактериологии Калифорнийского университета в Мэдисоне. — «Но это что-то не может случиться только один раз. Жизнь сводится к химии и условиям, которые могут генерировать самовоспроизводящийся паттерн реакций».
Химические реакции, в ходе которых образуются молекулы, способствующие повторению одной и той же реакции, называются автокаталитическими реакциями. В новом исследовании, опубликованном в Journal of the American Chemical Society, ученые собрали 270 комбинаций молекул, включающих атомы из всех групп и рядов периодической таблицы Менделеева, с потенциалом для устойчивого автокатализа.
Исследователи сосредоточили свои поиски на так называемых реакциях конпропорционирования. В этих реакциях окислителем и восстановителем является один и тот же химический элемент в разных степенях окисления. В результате образуется продукт с тем же элементом в промежуточной степени окисления.
Чтобы реакция была автокаталитической, результат реакции также должен обеспечить исходные материалы для повторного протекания реакции, поэтому выходные данные становятся новыми входными данными, говорит Зак Адам, соавтор исследования и геофизик из Калифорнийского университета в Мэдисоне, изучающий происхождение жизни на Земле. Реакции конпропорционирования приводят к образованию множественных копий некоторых участвующих молекул, обеспечивая материалы для следующих этапов автокатализа.
Качар надеется, что химики почерпнут идеи из нового исследования и используют их в исследованиях других планет.
«Мы никогда окончательно не узнаем, что именно произошло на этой планете, чтобы породить жизнь. У нас нет машины времени», — говорит Качар. — «Но в пробирке мы можем создать множество планетарных условий, чтобы понять, как в первую очередь может развиваться динамика поддержания жизни».
