Nowe badania wskazują, że elementy składowe życia na Ziemi mogłyby łatwiej powstać w przestrzeni kosmicznej

Pochodzenie życia na Ziemi pozostaje tajemnicą, ale powoli odkrywamy niezbędne kroki i składniki. Naukowcy uważają, że życie powstało w pierwotnej zupie organicznych substancji chemicznych i biomolekuł na wczesnej Ziemi, ostatecznie dając początek rzeczywistym żywym organizmom.

Od dawna podejrzewano, że niektóre z tych komponentów mogły zostać dostarczone z kosmosu. A teraz nowe badanie opublikowany W Postęp naukiWyjaśnia, że ​​specjalna grupa cząsteczek, zwana peptydami, może tworzyć się łatwiej w warunkach kosmicznych niż na Ziemi. Oznacza to, że mogło ono dotrzeć na wczesną Ziemię poprzez meteoryty lub komety i że życie mogło powstać także gdzie indziej.

Funkcje życiowe naszych komórek (i komórek wszystkich żywych organizmów) są wspomagane przez duże, złożone cząsteczki oparte na węglu (organiczne), zwane białkami. Sposób, w jaki wytwarzamy różnorodne białka potrzebne do przeżycia, jest zakodowany w naszym DNA, które samo w sobie jest dużą, złożoną cząsteczką organiczną.

Jednakże te złożone cząsteczki składają się z różnych małych, prostych cząsteczek, takich jak aminokwasy, które nazywane są cegiełkami życia.

Aby wyjaśnić pochodzenie życia, musimy zrozumieć, jak i gdzie powstają te elementy składowe oraz w jakich warunkach spontanicznie łączą się w bardziej złożone struktury. Na koniec musimy zrozumieć krok, który umożliwia mu przekształcenie się w samoreplikujący się, skończony system, czyli organizm.

To najnowsze badanie rzuca światło na to, jak niektóre z tych elementów strukturalnych powstały i złożyły się oraz w jaki sposób trafiły na Ziemię.

Kroki do życia

DNA składa się z ok 20 różnych aminokwasów. Podobnie jak litery alfabetu, są one ułożone w strukturze podwójnej helisy DNA w różnych kombinacjach, aby zakodować nasz kod genetyczny.

Peptydy to także grupa aminokwasów o strukturze łańcuchowej. Peptydy Mogą składać się tylko z dwóch aminokwasów, ale mogą również składać się z setek aminokwasów.

Składanie aminokwasów w peptydy jest ważnym krokiem, ponieważ peptydy pełnią takie funkcje, jak „katalizacja” lub wzmacnianie reakcji ważnych dla podtrzymania życia. Są to także cząsteczki-kandydaci, z których można dalej tworzyć wczesne wersje błon, zatrzymując cząsteczki funkcjonalne w strukturach przypominających komórki.

Jednak pomimo ich potencjalnie ważnej roli w powstaniu życia, spontaniczne formowanie się peptydów w warunkach środowiskowych wczesnej Ziemi nie było łatwe. W rzeczywistości naukowcy, którzy stoją za obecnym badaniem pokazany wcześniej Zimne warunki kosmiczne są w rzeczywistości bardziej odpowiednie do tworzenia peptydów.

W bardzo małej gęstości obłoków cząstek i cząstek pyłu w części przestrzeni zwanej ośrodkiem międzygwiazdowym (patrz wyżej), pojedyncze atomy węgla mogą przyklejać się do powierzchni ziaren pyłu wraz z cząsteczkami tlenku węgla i amoniaku. Następnie reagują, tworząc cząsteczki przypominające aminokwasy. Gdy chmura staje się gęstsza, a cząstki pyłu również zaczynają się sklejać, cząstki te mogą agregować, tworząc peptydy.

W swoim nowym badaniu naukowcy przyjrzeli się gęstemu środowisku dysków pyłowych, z którego ostatecznie wyłania się nowy układ słoneczny z gwiazdą i planetami. Dyski te powstają, gdy chmury nagle zapadają się pod wpływem siły grawitacji. W tym środowisku cząsteczki wody są bardziej rozproszone, tworząc lód na powierzchni rosnących skupisk cząsteczek, które mogą zapobiegać reakcjom prowadzącym do powstania peptydów.

Symulując w laboratorium reakcje, które prawdopodobnie zaszłyby w ośrodku międzygwiazdowym, badanie wykazało, że chociaż powstawanie peptydów zostało nieznacznie ograniczone, nie udało się temu zapobiec. Zamiast tego, gdy skały i pył łączą się, tworząc większe obiekty, takie jak asteroidy i komety, obiekty te nagrzewają się i umożliwiają tworzenie się płynów. Zwiększa to tworzenie się peptydów w tych cieczach i następuje naturalna selekcja do dalszych reakcji, w wyniku których powstają bardziej złożone cząsteczki organiczne. Procesy te mogły mieć miejsce podczas formowania się naszego Układu Słonecznego.

Wiele niezbędnych do życia elementów, takich jak aminokwasy, lipidy i cukry, może powstać w środowisku kosmicznym. Wiele z nich odkryto w meteorytach.

Ponieważ tworzenie peptydów jest bardziej wydajne w przestrzeni kosmicznej niż na Ziemi i ponieważ mogą one gromadzić się w kometach, ich wpływ na wczesną Ziemię mógł dostarczyć ładunków, które pomogły w rozpoczęciu życia na Ziemi.

Co to wszystko oznacza dla naszych szans na znalezienie życia pozaziemskiego? Cóż, elementy składowe życia są dostępne w całym wszechświecie. To, jak dokładne są warunki potrzebne do umożliwienia im samoorganizacji w organizmy, pozostaje kwestią otwartą. Kiedy już to wiemy, będziemy mieli dobre pojęcie o tym, jak powszechne jest życie, czy nie.