Sissejuhatus
2021. aastal toimetas kosmosemissioon Hayabusa2 edukalt Maale tüki asteroidi 162173 Ryugu – viis grammi vanimat ja puutumatumat ainet, mis jäi alles Päikesesüsteemi tekkest 4.5 miljardit aastat tagasi. Eelmisel kevadel paljastasid teadlased, et asteroidi keemiline koostis sisaldab 10 aminohapet, valkude ehitusplokki. Avastus lisas tõendeid selle kohta, et ürgsupp, millest Maal elu tekkis, võis olla maitsestatud asteroidide tükkidest saadud aminohapetega.
Aga kust need aminohapped tulid? Meie ökosüsteemide kaudu voolavad aminohapped on rakkude ainevahetuse saadused, peamiselt taimedes. Milline mittebioloogiline mehhanism võis need meteoriitidesse ja asteroididesse panna?
Teadlased on mõelnud mitmele võimalusele ja hiljutine töö Jaapani teadlased viitavad olulisele uuele: mehhanismile, mis kasutab aminohapete sepistamiseks gammakiirgust. Nende avastus muudab veelgi tõenäolisemaks, et meteoriidid võisid kaasa aidata elu tekkele Maal.
Vaatamata sellele, et aminohapped on elu keemia oluline osa, on need lihtsad molekulid, mida saab piisava energia olemasolul süsihappegaasi, hapniku ja lämmastikuühenditest süsihappegaasi valmistada. Seitsekümmend aastat tagasi tõestasid Stanley Milleri ja Harold Urey kuulsad katsed, et metaani, ammoniaagi ja vesiniku gaasilises segus (mida tollal arvati ekslikult jäljendavat Maa varajast atmosfääri) oli vaja ainult elektrilahendust, et luua segu. orgaanilised ühendid, mis sisaldasid aminohappeid. Hilisemad laboratoorsed tööd näitasid, et aminohapped võivad potentsiaalselt moodustuda ka setetes merepõhja hüdrotermiliste tuulutusavade läheduses ja avastus 2018. aastal kinnitas, et seda mõnikord juhtub.
Võimalus, et algsed aminohapped võisid pärineda kosmosest, hakkas ilmnema pärast 1969. aastat, kui kaks suurt meteoriiti – Murchisoni meteoriit Lääne-Austraalias ja Allende meteoriit Mehhikos – leiti kohe pärast nende kokkupõrget. Mõlemad olid süsinikusisaldusega kondriidid, haruldane Ryugut meenutavate meteoriitide klass, mis teadlaste arvates kogunesid väiksematest jäistest kehadest pärast päikesesüsteemi esmakordset teket. Mõlemad sisaldasid ka väikeses, kuid märkimisväärses koguses aminohappeid, kuigi teadlased ei saanud välistada võimalust, et aminohapped olid saasteained või nende mõju kõrvalsaadused.
Sellegipoolest teadsid kosmoseteadlased, et süsinikusisaldusega kondriite moodustanud jäised tolmukehad sisaldasid tõenäoliselt vett, ammoniaaki ja väikseid süsiniku molekule, nagu aldehüüdid ja metanool, nii et aminohapete elementaarsed koostisosad oleksid olemas. Reaktsiooni hõlbustamiseks vajasid nad ainult energiaallikat. Katsetöö näitas, et supernoovade ultraviolettkiirgus võis olla selleks piisavalt tugev. Tolmukehade vahelised kokkupõrked võisid neid sarnase efekti saavutamiseks piisavalt soojendada.
"Me teame palju võimalusi aminohapete abioloogiliseks valmistamiseks," ütles Scott Sandford, NASA Amesi uurimiskeskuse labori astrofüüsik. "Ja pole põhjust eeldada, et need kõik ei juhtunud."
Nüüd on Jaapani Yokohama riikliku ülikooli teadlaste meeskond, mida juhivad keemikud Yoko Kebukawa ja Kensei Kobayashi on näidanud, et gammakiired võisid toota ka kondriitides olevaid aminohappeid. Oma uues töös näitasid nad, et kondriitide radioaktiivsete elementide gammakiired - tõenäoliselt alumiinium-26 - võivad muuta süsiniku, lämmastiku ja hapniku ühendid aminohapeteks.
Muidugi võivad gammakiired orgaanilisi ühendeid hävitada sama lihtsalt kui neid tekitada. Kuid Jaapani meeskonna katsetes oli "aminohapete tootmise suurendamine radioisotoopide abil tõhusam kui lagunemine", ütles Kebukawa, nii et gammakiired tekitasid rohkem aminohappeid kui hävitasid. Nende katsetes täheldatud tootmiskiiruste põhjal arvutasid teadlased väga umbkaudselt välja, et gammakiired võisid tõsta süsinikusisaldusega kondriidi asteroidi aminohapete kontsentratsiooni Murchisoni meteoriidis nähtud tasemele vaid 1,000 aasta või kuni 100,000 XNUMX aastaga. .
Kuna gammakiired, erinevalt ultraviolettvalgusest, võivad tungida sügavale asteroidi või meteoriidi sisemusse, võib see mehhanism olla elu päritolu stsenaariumide jaoks eriti oluline. "See avab täiesti uue keskkonna, milles saab aminohappeid valmistada," ütles Sandford. Kui meteoriidid on piisavalt suured, "saab nende keskmine osa atmosfääri sisenemisel ellu jääda isegi siis, kui väliskülg eemaldub," selgitas ta. "Nii et te ei tooda mitte ainult [aminohappeid], vaid teete neid ka teel planeedile jõudmiseks."
Sissejuhatus
Üks uue mehhanismi nõue on, et reaktsioonide toetamiseks peab olema väike kogus vedelat vett. See võib tunduda olulise piiranguna - "Ma kujutan kergesti ette, et inimesed arvavad, et vedelat vett kosmosekeskkonnas peaaegu ei eksisteeri," ütles Kebukawa. Kuid süsinikupõhised kondriitmeteoriidid on täis mineraale, nagu hüdraatunud silikaadid ja karbonaadid, mis tekivad ainult vee juuresolekul, selgitas ta, ja on leitud isegi väikeses koguses vett, mis on lõksus mõne kondriiti sisaldava mineraali tera sees.
Sellistest mineraloogilistest tõenditest ütles Vassilissa Vinogradoff, Prantsusmaa Aix-Marseille ülikooli astrokeemik, teavad teadlased, et noored asteroidid sisaldasid märkimisväärses koguses vedelat vett. "Nende kehade vees muutumise faas, mil kõnealustel aminohapetel oleks olnud võimalus moodustuda, kestis umbes miljon aastat," ütles ta - enam kui piisavalt pikk, et tekitada täheldatud aminohapete kogus. meteoriitides.
Sandford märgib, et tema ja teiste teadlaste tehtud katsetes võib ürgsetes tähtedevahelistes molekulipilvedes leiduvate jäiste segude kiiritamine tekitada tuhandeid elu jaoks olulisi ühendeid, sealhulgas suhkruid ja nukleoaluseid, „ja aminohapped on peaaegu alati segada. Seega tundub, et universum on aminohapete tootmiseks kuidagi kõvasti ühendatud.
Vinogradoff kordas seda seisukohta ja ütles, et meteoriitides esineda võivate orgaaniliste ühendite mitmekesisus on praegu teadaolevalt tohutu. "Küsimus on muutunud pigem järgmiseks: miks on need molekulid need, mis on osutunud Maa elu jaoks oluliseks?" ta ütles. Miks kasutab maapealne elu näiteks ainult 20 tootmisväärsetest aminohapetest – ja miks kasutab ta peaaegu eranditult nende molekulide vasakukäelisi struktuure, kui peegelpildis on paremakäelised struktuurid. looduslikult moodustuvad võrdselt? Need võivad olla saladused, mis domineerivad tulevikus elu varaseima päritolu keemilistes uuringutes.
