Вселенная «готовила» жизнь задолго до Земли? Воссоздана химия, запустившая метаболизм на Земле

Откуда взялась жизнь? Этот вечный вопрос волнует человечество на протяжении всей его истории. Мы ищем ответы в глубинах океанов, в древних породах и даже за пределами нашей планеты. И вот, недавнее исследование учёных с Гавайских островов подливает масла в огонь интригующей гипотезы: возможно, самые первые «кирпичики» жизни, необходимые для запуска её сложнейших механизмов, прибыли к нам… из космоса. Речь идёт не о маленьких зелёных человечках, конечно, а о молекулах, ставших основой земного метаболизма.

В ледяной тиши межзвездных облаков

Представьте себе гигантские, разреженные облака газа и пыли, дрейфующие в черноте межзвёздного пространства. Температура там стремится к абсолютному нулю (это около -273 градусов Цельсия!), а сквозь космическую пустоту проносятся потоки галактических космических лучей — высокоэнергетических частиц, способных вызывать химические реакции. Звучит не очень-то гостеприимно, правда?

Однако именно такие, казалось бы, безжизненные условия химики из Гавайского университета в Маноа воссоздали в своей лаборатории. Зачем? Чтобы проверить смелую идею: могли ли сложные органические молекулы, необходимые для жизни, образоваться в таких экстремальных условиях?

Исследователи взяли простейшие газы (вроде тех, что реально существуют в межзвёздных облаках), заморозили их почти до абсолютного нуля, а затем подвергли бомбардировке частицами, имитирующими космические лучи. После этого ледяную смесь медленно нагревали, подражая процессу, который происходит, когда из такого облака начинает формироваться новая звезда и её планетная система.

И знаете что? Эксперимент удался! В лабораторном «межзвёздном облаке» самопроизвольно образовался… полный набор сложных карбоновых кислот. Почему это так важно? Потому что именно эти молекулы играют ключевую роль в одном из фундаментальных процессов жизни — цикле Кребса.

Цикл Кребса: Энергетическая «валюта» жизни

Возможно, вы помните цикл Кребса (или цикл трикарбоновых кислот) из школьного курса биологии. Если говорить совсем просто, это центральный этап клеточного дыхания у подавляющего большинства живых организмов на Земле — от бактерий до человека. Это серия химических реакций, в ходе которых клетка расщепляет питательные вещества (полученные из пищи) и высвобождает энергию, необходимую для всех жизненных процессов. Карбоновые кислоты, созданные в гавайской лаборатории, — это те самые «шестерёнки» этого важнейшего биохимического механизма.

До сих пор считалось, что такие сложные молекулы могли возникнуть только на ранней Земле, в условиях так называемого «первичного бульона». Но новое исследование показывает: возможно, эти критически важные соединения уже существовали в космосе за миллионы лет до формирования нашей планеты.

Космические посылки для юной Земли

Но как эти молекулы могли попасть на Землю? Одно дело — создать их в лаборатории, имитирующей далёкий космос, другое — понять, как они преодолели световые годы. И здесь на сцену выходят наши старые знакомые — астероиды и метеориты.

Учёные уже давно находят сложные органические соединения, включая аминокислоты (строительные блоки белков) и те самые карбоновые кислоты, в метеоритах, упавших на Землю. Особенно богаты ими так называемые углистые хондриты, например, знаменитые метеориты Мурчисон (упал в Австралии в 1969 году) и Рюгу (образцы которого доставил на Землю японский космический аппарат «Хаябуса-2»).

Эти «каменные гости» из космоса — своего рода капсулы времени, сохранившие вещество Солнечной системы в его первозданном виде. Они сформировались из того же протопланетного диска — гигантского облака газа и пыли, — что и Солнце, и планеты, включая Землю.

И вот тут-то всё сходится! Если карбоновые кислоты, основа цикла Кребса, могли образовываться в холодных межзвёздных облаках ещё до рождения Солнца, то они вполне могли оказаться «вмороженными» в состав астероидов и комет, которые формировались из этого же материала. А уже эти небесные тела, интенсивно бомбардировавшие молодую Землю миллиарды лет назад, могли доставить на неё готовый «стартовый набор» пребиотических молекул. Получается, ранняя Земля могла получить не просто отдельные «кирпичики», а целые «функциональные блоки», необходимые для запуска метаболизма.

Жизнь — космический феномен?

Это открытие имеет огромное значение, выходящее далеко за рамки истории нашей планеты. Если базовые химические компоненты, лежащие в основе универсального для земной жизни метаболического пути, могут самопроизвольно возникать в довольно типичных условиях глубокого космоса, это существенно повышает шансы на то, что подобные процессы могли (и могут!) происходить и в других уголках Вселенной.

Не значит ли это, что химическая «подготовка» к зарождению жизни — явление гораздо более распространённое, чем мы могли себе представить? Конечно, от набора сложных молекул до первой живой клетки — дистанция огромного размера, и множество загадок ещё предстоит разгадать. Но сам факт, что ключевые ингредиенты для «жизненного супа» могли быть широко доступны во Вселенной с самого начала, безусловно, воодушевляет.

Как метко заметил профессор Ральф Кайзер, один из руководителей исследования, эта работа помогает понять, как жизнь могла зародиться не только на Земле, но и где угодно во Вселенной. Гавайские острова, известные своими уникальными астрономическими обсерваториями, теперь становятся и передовым центром астрохимии и астробиологии, заглядывая в самые истоки бытия.

Вместо заключения

Итак, исследование гавайских химиков рисует перед нами захватывающую картину: возможно, мы все — в самом прямом смысле — дети звёзд. Химические реакции, лежащие в основе нашего дыхания и движения, могли быть «изобретены» не на Земле, а в холодной тиши космоса, задолго до её рождения. Вселенная, похоже, сама позаботилась о том, чтобы «заготовить» необходимые ингредиенты для появления жизни. И хотя путь от этих молекул до нас с вами был долгим и невероятно сложным, осознание того, что его начало могло быть положено там, в далёких межзвёздных облаках, меняет наш взгляд и на историю Земли, и на наше место во Вселенной. Поиски внеземной жизни, возможно, стали чуточку перспективнее. А вы как думаете?