Строительные блоки жизни могли образоваться в межзвёздных облаках

Эксперимент показал, что одни из основных единиц жизни — нуклеобазы — могли возникнуть в гигантских газовых облаках между звёздами.

Ключевые строительные блоки ДНК, соединения под названием нуклеобазы, впервые обнаружены в смоделированной среде, имитирующей газовые облака, находящиеся между звёздами. Результаты, опубликованные в журнале Nature Communications, приближают нас к пониманию происхождения жизни на Земле.

«Этот результат может стать ключом к решению фундаментальных вопросов для человечества, таких как то, какие органические соединения существовали во время формирования Солнечной системы и как они способствовали зарождению жизни на Земле», — говорит Ясухиро Оба из Института низкотемпературных наук Университета Хоккайдо.

Ранее учёные уже обнаруживали некоторые основные органические молекулы, необходимые для начала жизни, в кометах, астероидах и в межзвёздных молекулярных облаках — гигантских газовых облаках между звёздами. Считается, что эти молекулы могли достичь Земли в результате ударов метеоритов около 4 миллиардов лет назад, предоставив ключевые ингредиенты для химического коктейля, породившего жизнь. Понимание того, как образовались эти молекулы, жизненно важно для изучения происхождения жизни.

Основная структурная единица ДНК и РНК называется нуклеотидом и состоит из нуклеобазы, сахара и фосфатной группы. Предыдущие исследования, моделирующие ожидаемые условия в межзвёздных молекулярных облаках, обнаруживали наличие сахара и фосфата, но не нуклеобаз.

Теперь Ясухиро Оба и его коллеги из Университета Хоккайдо, Университета Кюсю и Японского агентства науки и технологий по изучению морских недр (JAMSTEC) использовали передовые аналитические методы для обнаружения фундаментальных нуклеобаз в смоделированной среде межзвёздного облака.

Команда провела эксперименты в сверхвысоковакуумной реакционной камере. Газовая смесь воды, монооксида углерода, аммиака и метанола непрерывно подавалась на аналог космической пыли при температуре -263 °C. Две дейтериевые разрядные лампы, прикреплённые к камере, поставляли вакуумный ультрафиолетовый свет для инициирования химических реакций. Этот процесс привёл к образованию ледяной плёнки на аналоге пыли внутри камеры.

Команда использовала масс-спектрометр высокого разрешения и высокоэффективный жидкостной хроматограф для анализа продукта, образовавшегося на подложке после её нагрева до комнатной температуры. Недавние усовершенствования этих технологических инструментов позволили им обнаружить присутствие нуклеобаз: цитозина, урацила, тимина, аденина, ксантина и гипоксантина. Они также обнаружили в том же продукте аминокислоты — строительные блоки белков — и несколько видов дипептидов (димеров аминокислот).

Команда предполагает, что прошлые эксперименты, моделирующие среду межзвёздных молекулярных облаков, могли производить нуклеобазы, но использовавшиеся аналитические инструменты были недостаточно чувствительны, чтобы обнаружить их в сложных смесях.

«Наши результаты позволяют предположить, что воспроизведённые нами процессы могут привести к образованию молекулярных предшественников жизни, — говорит Ясухиро Оба. — Эти результаты могут улучшить наше понимание ранних стадий химической эволюции в космосе».