Πρεβιοτική Χημεία στο Διάστημα:Οι δομικοί λίθοι της ζωής που βρέθηκαν πριν από τους πλανήτες
Το νεφέλωμα του κώνου. Πίστωση:Wikimedia Commons Ένα ζευγάρι νέων μελετών υποδηλώνει ότι τα βασικά βήματα προς τη χημεία της ζωής μπορεί να ξεκινήσουν πολύ πριν την ύπαρξη των πλανητών. Πειράματα προσομοίωσης του διαστρικού χώρου δείχνουν ότι απλά αμινοξέα μπορούν να συνδεθούν με πεπτίδια, ενώ οι αστρονομικές παρατηρήσεις αποκαλύπτουν ένα απροσδόκητα μεγάλο οργανικό μόριο που φέρει θείο που παρασύρεται μέσα σε ένα ψυχρό μοριακό σύννεφο.
Συνολικά, οι μελέτες δείχνουν ότι σημαντικά βήματα προς τη βιολογική χημεία θα μπορούσαν να συμβούν σε διαστρικά περιβάλλοντα.
Οι πρώτοι πεπτιδικοί δεσμοί
Θάλαμος υπερυψηλού κενού The Ice Chamber for Astrophysics-Astrochemistry (ICA) στο Atomki της Ουγγαρίας. Αυτός ο θάλαμος επεξεργαζόταν τη γλυκίνη με πρωτόνια υψηλής ενέργειας. Προσφορά:Béla Sulik, το Ινστιτούτο Πυρηνικής Έρευνας HUN-RENΟι πρωτεΐνες, τα λειτουργικά μόρια της ζωής, κατασκευάζονται από αμινοξέα που ενώνονται με πεπτιδικούς δεσμούς. Οι επιστήμονες έχουν ανιχνεύσει αμινοξέα όπως η γλυκίνη σε μετεωρίτες, κομήτες και δείγματα αστεροειδών εδώ και δεκαετίες. Ωστόσο, η άμεση πειραματική επιβεβαίωση υπό συνθήκες που μοιάζουν με το διάστημα ήταν σπάνια.
Σε εργαστηριακά πειράματα που σχεδιάστηκαν για να μιμούνται τις διαστρικές συνθήκες, οι ερευνητές πάγωσαν τη γλυκίνη σε παγωμένους κόκκους σε περίπου 20 Kelvins και την εξέθεσαν σε ιονίζουσα ακτινοβολία. Κάτω από αυτές τις ακραίες συνθήκες, δύο μόρια γλυκίνης συνδυάστηκαν για να σχηματίσουν γλυκυλγλυκίνη, το απλούστερο διπεπτίδιο, επιβεβαιώνοντας ότι μπορούν να προκύψουν πεπτιδικοί δεσμοί χωρίς υγρό νερό.
«Αν τα αμινοξέα μπορούσαν να ενωθούν στο διάστημα και να φτάσουν στο επόμενο επίπεδο πολυπλοκότητας [διπεπτίδια], όταν αυτά παραδοθούν σε μια πλανητική επιφάνεια, υπάρχει ένα ακόμη πιο θετικό σημείο εκκίνησης για να σχηματιστεί ζωή», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Άλφρεντ Χόπκινσον στο Live Science . Πρόσθεσε, «Είναι μια πολύ συναρπαστική θεωρία και θέλαμε να δούμε, ποιο είναι το όριο πολυπλοκότητας που θα μπορούσαν να σχηματίσουν αυτά τα μόρια στο διάστημα;»
Οι ερευνητές εντόπισαν επίσης δοκιμαστικά το Ν-φορμυλογλυκιναμίδιο - μια ένωση που συνδέεται με μονοπάτια που παράγουν δομικά στοιχεία DNA - αν και η επιβεβαίωση θα απαιτήσει περαιτέρω φασματοσκοπία. "Αν δημιουργήσετε μια τόσο μεγάλη ποικιλία από διαφορετικούς τύπους οργανικών μορίων, αυτό θα μπορούσε να επηρεάσει την προέλευση της ζωής με τρόπους που δεν είχαμε σκεφτεί", πρόσθεσε ο Hopkinson.
Τέτοια αποτελέσματα υποστηρίζουν μια μακροχρόνια υπόθεση:ότι οι μετεωρίτες και οι κομήτες μπορεί να έχουν παραδώσει μερικώς συναρμολογημένα μοριακά συστήματα σε μια νεαρή Γη. Όμως, ενώ αυτά τα πειράματα αναδημιουργούν τη χημεία σε μικροσκοπικούς κόκκους πάγου, οι αστρονόμοι εντοπίζουν τώρα παρόμοια πλούσια οργανική χημεία σε πραγματικά διαστρικά σύννεφα.
Ένας δακτύλιος θείου
Στην καρδιά του Γαλαξία μας, οι επιστήμονες ανακάλυψαν το πρώτο μόριο εξαμελούς δακτυλίου που φέρει θείο και κρύβεται σε ένα διαστρικό σύννεφο. Πίστωση:MPE/ NASA/JPL-CaltechΜια ξεχωριστή Αστρονομία της Φύσης Η μελέτη επεκτείνει αυτή την εικόνα αποκαλύπτοντας ένα από τα πιο πολύπλοκα οργανικά μόρια που φέρουν θείο που έχουν ανιχνευθεί μέχρι στιγμής στον διαστρικό χώρο, που ονομάζεται 2,5-κυκλοεξαδιενο-1-θειόνη. Το μόριο, που αποτελείται από 13 άτομα χτισμένα γύρω από έναν εξαμελή δακτύλιο άνθρακα που περιέχει θείο, βρέθηκε στο μοριακό νέφος G+0,693–0,027 κοντά στο κέντρο του Γαλαξία.
«Αυτή είναι η πρώτη σαφής ανίχνευση ενός πολύπλοκου, δακτυλίου μορίου που περιέχει θείο στο διαστρικό διάστημα—και ένα κρίσιμο βήμα προς την κατανόηση της χημικής σχέσης μεταξύ του διαστήματος και των δομικών στοιχείων της ζωής», δήλωσε ο επικεφαλής συγγραφέας Mitsunori Araki σε μια δήλωση.
Το θείο παίζει έναν ουσιαστικό βιολογικό ρόλο, ωστόσο οι αστρονόμοι είχαν βρει στο παρελθόν μόνο μικρές ενώσεις θείου στο διαστρικό διάστημα. Η νέα ανίχνευση βοηθά να κλείσει το χάσμα μεταξύ της απλής διαστρικής χημείας και των πλουσιότερων μορίων που περιέχουν θείο που ανακαλύφθηκαν στους μετεωρίτες.
"Το θείο ήρθε στη Γη από το διάστημα πριν από πολύ καιρό", είπε ο Araki στο CNN . "Ωστόσο, έχουμε βρει μόνο μια πολύ περιορισμένη ποσότητα μορίων που φέρουν θείο στο διάστημα, κάτι που είναι περίεργο. Θα έπρεπε να υπάρχει σε τεράστιες ποσότητες, αλλά είναι πολύ δύσκολο να το βρούμε."
Η παρουσία του μορίου μέσα σε ένα νεαρό, χωρίς αστέρια μοριακό νέφος υποδηλώνει ότι η πολύπλοκη οργανική χημεία ξεκινά νωρίς στην κοσμική ιστορία. Οι αστρονομικές μετρήσεις δείχνουν ότι το μόριο υπάρχει σε πολύ χαμηλές θερμοκρασίες (περίπου 14 Kelvins), με μετρήσιμη αφθονία στο αέριο του νέφους.
Οι ερευνητές πιστεύουν ότι η ακτινοβολία με κοσμικές ακτίνες των κόκκων παγωμένης σκόνης και των κρουστικών κυμάτων από τα συγκρουόμενα σύννεφα μπορεί να βοηθήσει στη συγκέντρωση και απελευθέρωση τέτοιων μορίων στο διάστημα, συνδέοντας τις ενεργειακές αστροφυσικές διεργασίες με την πρεβιοτική χημεία.
Χημεία σπόρων
Συνολικά, τα πειράματα σχηματισμού πεπτιδίων και η ανίχνευση μορίου θείου ενισχύουν μια ευρύτερη αλλαγή στην έρευνα για την προέλευση της ζωής. Όλο και περισσότερο, οι επιστήμονες βλέπουν τα κοσμικά σύννεφα όχι ως χημικά άγονα, αλλά ως ένα προπαρασκευαστικό περιβάλλον όπου η πολύπλοκη χημεία συσσωρεύεται για εκατομμύρια χρόνια. Τελικά, αυτοί οι σπόροι ενώνονται για να σχηματίσουν ζωή.
Περισσότερα από 300 μόρια είναι τώρα γνωστά στο διαστρικό διάστημα και ο πρόσφατα ανιχνευμένος δακτύλιος θείου επεκτείνει την κυκλική χημεία πέρα από τους υδρογονάνθρακες σε βιολογικά σχετικά στοιχεία. Τα μελλοντικά παρατηρητήρια μπορεί να αποκαλύψουν πολλές περισσότερες τέτοιες ενώσεις, υποδηλώνοντας ότι τα χημικά συστατικά της ζωής θα μπορούσαν να είναι ευρέως διαδεδομένα σε όλο τον γαλαξία.
Αν ναι, η βιολογία της Γης μπορεί να ανιχνεύσει μέρος της ιστορίας της σε αντιδράσεις μέσα σε ψυχρά σύννεφα αερίου που συναρμολογούν αργά την ακατέργαστη χημεία των ζωντανών κόσμων.
