Первое обнаружение сахаров в метеоритах дает ключ к происхождению жизни
AstroNews.ru - 19 Ноября 2019 23:02:25
Группа исследователей обнаружила рибозу и другие биологически важные сахара, в том числе арабинозу и ксилозу, в двух разных метеоритах, богатых углеродом, NWA 801 (тип CR2) и Мурчисон (тип CM2). Рибоза является важнейшим компонентом РНК (рибонуклеиновой кислоты). В большей части современной жизни РНК служит молекулой-посланником, копируя генетические инструкции из молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) и доставляя их на молекулярные фабрики в клетке, называемые рибосомами, которые читают РНК для создания специфических белков, необходимых для осуществления жизненных процессов.
«Ранее в метеоритах были обнаружены другие важные строительные блоки жизни, включая аминокислоты (компоненты белков) и нуклеиновые основания (компоненты ДНК и РНК), но сахара были недостающим элементом среди основных строительных блоков жизни», - сказал Ёсихиро Фурукава из Университета Тохоку, Япония, ведущий автор исследования, опубликованного в «Известиях Национальной академии наук» 18 ноября. «Исследование дает первые прямые доказательства наличия рибозы в космосе и доставки сахара на Землю. Внеземной сахар мог способствовать формированию РНК на пребиотической Земле, что, возможно, привело к возникновению жизни».
«Примечательно, что такая хрупкая молекула, как рибоза, смогла быть обнаружена в таком древнем материале», - сказал Джейсон Дворкин, соавтор исследования в Центре космических полетов имени Годдарда НАСА в Гринбелте, штат Мэриленд. «Эти результаты помогут нам провести анализ первозданных образцов с примитивных астероидов Рюгу и Бенну, которые будут возвращены японским космическим аппаратом Hayabusa2 и аппаратом НАСА OSIRIS-REx».
Вечная загадка происхождения жизни заключается в том, как биологическая жизнь могла возникнуть из небиологических химических элементов. ДНК - это шаблон для жизни, несущий инструкции о том, как построить и управлять живым организмом. Однако РНК также несет информацию, и многие исследователи считают, что сначала она эволюционировала, а затем была заменена ДНК. Это происходит потому, что молекулы РНК обладают возможностями, которых не хватает ДНК. РНК может создавать свои копии без "помощи" других молекул, а также инициировать или ускорять химические реакции в качестве катализатора. Новая работа дает некоторые доказательства в поддержку возможности того, что РНК координировала механизм жизни до ДНК.
"Сахар в ДНК (2-дезоксирибоза) не был обнаружен ни в одном из метеоритов, проанализированных в этом исследовании", - сказал Дэнни Главин, соавтор исследования в НАСА.
Исследователи обнаружили сахар, проанализировав порошкообразные образцы метеоритов с помощью масс-спектрометрии газовой хроматографии, которая сортирует и идентифицирует молекулы по их массе и электрическому заряду. Они обнаружили, что содержание рибозы и других сахаров колеблется от 2,3 до 11 частей на миллиард в метеорите NWA 801 и от 6,7 до 180 частей на миллиард в метеорите Мурчисон.
Поскольку Земля наводнена жизнью, команда должна была рассмотреть возможность того, что сахара в метеориты попали уже на земле. Многочисленные свидетельства указывают на то, что загрязнение маловероятно, включая изотопный анализ. Изотопы - это разновидности элемента с различной массой, обусловленной количеством нейтронов в атомном ядре. Например, жизнь на Земле предпочитает использовать более легкую разновидность углерода (12C) по сравнению с более тяжелой версией (13C). Однако углерод в сахарах метеоритов был значительно обогащен тяжелым 13C, превышающим количество, наблюдаемое в земной биологии, что подтверждает вывод о том, что он пришел из космоса.
Команда планирует проанализировать больше метеоритов, чтобы получить лучшее представление об изобилии внеземных сахаров. Они также планируют проверить, имеют ли внеземные молекулы сахара левостороннее или правостороннее смещение. Некоторые молекулы бывают двух видов, которые являются зеркальными отражениями друг друга, как наши руки. На Земле жизнь использует левосторонние аминокислоты и правосторонние сахара. Поскольку вполне возможно, что обратное также будет работать нормально - правосторонние аминокислоты и левосторонние сахара - ученые хотят знать, откуда взялось это предпочтение. Если какой-то процесс в астероидах благоприятствует производству одной разновидности над другой, то, возможно, поставка из космоса через метеориты сделала эту разновидность более распространенной на древней Земле, что сделало более вероятным то, что жизнь в конечном итоге стала использовать именно ее.