Giriş
2021'de Hayabusa2 uzay görevi, asteroit 162173 Ryugu'nun bir parçasını Dünya'ya başarıyla teslim etti - güneş sisteminin 4.5 milyar yıl önceki oluşumundan kalan en eski, en bozulmamış beş gram madde. Geçen bahar bilim adamları, asteroitin kimyasal bileşiminin proteinlerin yapı taşları olan 10 amino asit içerdiğini ortaya çıkardılar. Keşif, Dünya'daki yaşamın ortaya çıktığı ilkel çorbanın, asteroit parçalarından elde edilen amino asitlerle tatlandırılmış olabileceğine dair kanıtlara eklendi.
Peki bu amino asitler nereden geldi? Ekosistemlerimizden akan amino asitler, çoğunlukla bitkilerde olmak üzere hücresel metabolizmanın ürünleridir. Biyolojik olmayan hangi mekanizma onları göktaşlarına ve asteroitlere yerleştirmiş olabilir?
Bilim adamları birkaç yol düşündüler ve son iş Japonya'daki araştırmacılar tarafından yapılan araştırma, önemli bir yenisine işaret ediyor: amino asitleri oluşturmak için gama ışınlarını kullanan bir mekanizma. Keşifleri, göktaşlarının Dünya'daki yaşamın kökenine katkıda bulunmuş olma ihtimalini daha da artırıyor.
Amino asitler, yaşam kimyasının önemli bir parçası olmalarına rağmen, yeterli enerji varsa karbon, oksijen ve nitrojen bileşiklerinden ustaca pişirilebilen basit moleküllerdir. Yetmiş yıl önce, Stanley Miller ve Harold Urey tarafından yapılan ünlü deneyler, gazlı bir metan, amonyak ve hidrojen karışımındaki (o zamanlar yanlış bir şekilde Dünya'nın erken atmosferini taklit ettiği düşünülen) bir elektrik boşalmasının, bir karışım oluşturmak için gereken tek şey olduğunu kanıtladı. amino asitleri içeren organik bileşikler. Daha sonraki laboratuvar çalışmaları, amino asitlerin potansiyel olarak deniz tabanındaki hidrotermal menfezlerin yakınındaki çökeltilerde de oluşabileceğini öne sürdü. 2018'de keşif bunun bazen meydana geldiğini doğruladı.
Orijinal amino asitlerin uzaydan gelmiş olma olasılığı, 1969'dan sonra iki büyük göktaşının -Batı Avustralya'daki Murchison göktaşı ve Meksika'daki Allende göktaşı- çarpışmalarından hemen sonra geri kazanılmasıyla ortaya çıkmaya başladı. Her ikisi de, bilim adamlarının güneş sistemi ilk oluştuktan sonra daha küçük buzlu cisimlerden toplandığını düşündükleri, Ryugu'ya benzeyen nadir bir göktaşı sınıfı olan karbonlu kondritlerdi. Her ikisi de küçük ama önemli miktarlarda amino asit içeriyordu, ancak bilim adamları amino asitlerin kirletici maddeler veya etkilerinin yan ürünleri olma olasılığını göz ardı edemediler.
Yine de uzay bilimcileri, karbonlu kondritleri oluşturan buzlu toz kütlelerinin su, amonyak ve aldehitler ve metanol gibi küçük karbon molekülleri içerdiğini, dolayısıyla amino asitlerin temel bileşenlerinin mevcut olacağını biliyorlardı. Reaksiyonu kolaylaştırmak için yalnızca bir enerji kaynağına ihtiyaçları vardı. Deneysel çalışma, süpernovalardan gelen ultraviyole radyasyonun bunu yapacak kadar güçlü olabileceğini öne sürdü. Toz kütleleri arasındaki çarpışmalar da onları benzer bir etki yaratacak kadar ısıtmış olabilir.
"Amino asitleri abiolojik olarak yapmanın birçok yolunu biliyoruz" dedi. Scott Sandford, NASA'nın Ames Araştırma Merkezi'nde bir laboratuvar astrofizikçisi. "Ve hepsinin gerçekleşmemiş olmasını beklemek için hiçbir neden yok."
Şimdi Japonya'daki Yokohama Ulusal Üniversitesi'nde kimyagerler tarafından yönetilen bir araştırma ekibi Yoko Kebukava ve Kensei Kobayashi gama ışınlarının kondritlerdeki amino asitleri de üretmiş olabileceğini göstermiştir. Yeni çalışmalarında, kondritlerdeki radyoaktif elementlerden - büyük olasılıkla alüminyum-26 - gelen gama ışınlarının karbon, nitrojen ve oksijen bileşiklerini amino asitlere dönüştürebildiğini gösterdiler.
Tabii ki, gama ışınları organik bileşikleri ürettiği kadar kolay bir şekilde yok edebilir. Ancak Japon ekibin deneylerinde, "radyoizotoplar tarafından amino asit üretiminin arttırılması, ayrışmadan daha etkiliydi" dedi Kebukawa, bu nedenle gama ışınları yok ettiklerinden daha fazla amino asit üretti. Araştırmacılar, deneylerinde gözlemlenen üretim oranlarından, gama ışınlarının, karbonlu bir kondrit asteroitindeki amino asit konsantrasyonunu Murchison meteoritinde görülen seviyelere 1,000 yıl gibi kısa bir sürede veya 100,000 kadar çok bir sürede yükseltmiş olabileceğini çok kabaca hesapladılar. .
Gama ışınları, ultraviyole ışığın aksine, bir asteroitin veya göktaşının iç kısımlarına kadar nüfuz edebildiğinden, bu mekanizma yaşamın kökeni senaryolarıyla daha fazla ilgili olabilir. Sandford, "Amino asitlerin yapılabileceği yepyeni bir ortam açıyor" dedi. Göktaşları yeterince büyükse, "dış kısımlar uzaklaşsa bile orta kısım atmosferik girişe dayanabilir" diye açıkladı. "Yani sadece [amino asitler] yapmıyorsunuz, onları bir gezegene giden yolda da yapıyorsunuz."
Giriş
Yeni mekanizmanın bir gerekliliği, reaksiyonları desteklemek için az miktarda sıvı suyun bulunması gerektiğidir. Bu önemli bir sınırlama gibi görünebilir - Kebukawa, "İnsanların uzay ortamlarında sıvı suyun neredeyse hiç bulunmadığını düşündüklerini kolayca hayal edebiliyorum" dedi. Ancak karbonlu kondrit meteoritleri, yalnızca su varlığında oluşan hidratlı silikatlar ve karbonatlar gibi minerallerle dolu, diye açıkladı ve kondritlerdeki bazı mineral tanelerinin içinde çok az miktarda su bile bulundu.
Bu tür mineralojik kanıtlardan, dedi Vassilissa VinogradoffFransa'daki Aix-Marseille Üniversitesi'nde bir astrokimyacı olan bilim adamları, genç asteroitlerin önemli miktarda sıvı su tuttuklarını biliyorlar. "Söz konusu amino asitlerin oluşma şansına sahip olduğu bu cisimlerin sulu değişim aşaması, yaklaşık bir milyon yıllık bir süreydi" dedi - gözlemlenen amino asit miktarlarını üretmeye yetecek kadar uzun göktaşlarında.
Sandford, kendisinin ve diğer araştırmacıların yürüttüğü deneylerde, ilkel yıldızlararası moleküler bulutlardakiler gibi buzlu karışımların ışınlanmasının, şekerler ve nükleobazlar da dahil olmak üzere yaşamla ilgili binlerce bileşiğe yol açabileceğini belirtiyor "ve amino asitler hemen hemen her zaman var. karışım. Yani evren, amino asitler yapmak için bir tür kablolu gibi görünüyor.
Vinogradoff bu görüşü yineledi ve meteorlarda bulunabilen organik bileşiklerin çeşitliliğinin artık çok büyük olduğunun bilindiğini söyledi. "Soru daha çok şu şekilde döndü: Neden bu moleküller Dünya'daki yaşam için önemli olduklarını kanıtladılar?" dedi. Örneğin, karasal yaşam neden üretilebilen çok sayıda amino asidin yalnızca 20'sini kullanıyor - ve ayna görüntüsü "sağ elli" yapılar varken neden bu moleküllerin neredeyse yalnızca "sol elli" yapılarını kullanıyor? doğal olarak eşit miktarda oluşur mu? Bunlar, yaşamın gelecekteki en eski kökenlerine ilişkin kimyasal araştırmalara hakim olan gizemler olabilir.
