Удаление следов жизни в лаборатории помогает учёным NASA изучать её происхождение
Специализированная лабораторная установка в JPL удаляет химическое влияние современных организмов, чтобы учёные могли изучать химию, которая могла привести к возникновению жизни.
В Лаборатории происхождения и обитаемости (Origins and Habitability Lab) в Лаборатории реактивного движения NASA (JPL) можно найти мир в пробирке — упрощённую симуляцию ранней Земли. Воссоздавая условия, которые существовали на нашей планете примерно 4 миллиарда лет назад, учёные могут сузить круг возможных химических реакций, включая те, что могли быть критическими для возникновения жизни здесь или могут сигнализировать о наличии жизни на другом мире.
В прошлом году исследователи смоделировали химию ранней Земли и осуществили ключевую химическую реакцию, участвующую в метаболизме — процессе, который живые организмы используют для преобразования топлива (например, солнечного света или пищи) в энергию. Использовали ли первые формы жизни Земли те же химические реакции, что и современные организмы?
Первый шаг к ответу — выяснить, были ли эти реакции вообще возможны на ранней Земле. В живых организмах такие реакции происходят только внутри мембраны (например, защитной стенки живой клетки), что является одной из причин, почему остаётся открытым вопрос, могли ли и как эти реакции происходить до возникновения жизни.
Работа лаборатории относится к астробиологии — изучению происхождения, эволюции, распространения и будущего жизни во Вселенной. Понимание того, как жизнь сформировалась на Земле, также поможет в поиске жизни в других мирах. В другом исследовании команда изучала, как понимание происхождения жизни на Земле может помочь интерпретировать обнаружение органических молекул (химической основы живых существ) на другой планете или спутнике.
Однако смоделировать условия, существовавшие на Земле до возникновения жизни, — непростая задача. "Отмотать время назад" означает учесть, как жизнь преобразовала нашу планету.
Что-то в воздухе
На Земле практически нет мест, не занятых какой-либо формой жизни. Микроорганизмы можно найти на дне океана, в обжигающих гейзерах и даже в помещениях, предназначенных для их удаления.
Жизнь также преобразовала химию нашей планеты. Одна из самых больших проблем при создании дожизненных условий в лаборатории — присутствие кислорода. Практически отсутствовавший в атмосфере Земли до возникновения жизни, сейчас он повсеместен, поскольку его производят многие организмы. Поэтому все эксперименты по происхождению жизни проводятся внутри герметичного бокса со шлюзом. Любые приборы для анализа химических веществ также должны помещаться внутри бокса, что ограничивает спектр возможных экспериментов.
В боксе одновременно может работать только один человек, используя встроенные толстые резиновые перчатки. Фильтры (требующие регулярной очистки) улавливают случайные атомы кислорода. Даже вода проходит длительный процесс удаления кислорода.
"Наука — это повторение. Мы хотим ставить эксперименты снова и снова, и это сложно, когда приходится тратить столько времени, чтобы убедиться, что даже крошечная часть кислорода не проникла в вашу пробирку", — сказала научный сотрудник JPL Лори Бардж, соруководитель лаборатории.
Бардж и её команда потратили месяцы, чтобы продемонстрировать, что одна из реакций современного метаболизма может протекать в условиях ранней Земли. Они планируют продолжать симулировать каждый этап метаболического процесса. Возможно, они обнаружат, что определённая реакция может происходить только внутри защитной структуры, подобной мембране. Это может помочь сузить временные рамки, когда мембраны стали необходимы для возникновения жизни.
Учёные могли бы изучать химию, предшествовавшую жизни на Земле, другим способом: исследуя планету или спутник с примерно теми же исходными ингредиентами, что были на ранней Земле. Это могла бы быть безжизненная луна в нашей Солнечной системе или планета у другой звезды. Тогда Бардж и её коллеги смогли бы проверить свои идеи в среде, не ограниченной размерами бокса.
"Было бы очень интересно проверить и сопоставить некоторые наши лабораторные результаты с результатами с другого мира. Нахождение подобной среды помогло бы нам лучше воссоздать раннюю Землю в наших экспериментах и приблизило бы нас к ответам на большие вопросы о жизни на нашей планете и, возможно, на других", — сказала Джессика Вебер, научный сотрудник JPL, руководившая работой по метаболизму.