Вчені довели, що фрагменти білків можуть виникати у міжзоряному просторі

Астрономам давно відомо, що у космосі багато різних органічних речовин. Проте, наскільки складною і, головне, близькою до біологічних молекул може бути «позаземна органіка»? Автори нової статті в журналі Science Advances довели, що пептиди — тобто полімери амінокислот, близькі до білків, — можна успішно отримати в умовах, які характерні для холодних скупчень пилу в міжзоряному просторі.

Одна з найцікавіших і водночас складних проблем сучасного природознавства — це абіогенез, тобто зародження життя на основі неживих компонентів. За минуле століття вчені запропонували цілу низку гіпотез, які частково пояснюють абіогенез, але вони мають недоліки і мають характер чистих припущень.

Перший і, загалом, найпростіший крок на шляху до абіогенезу – це поява молекул в основі живої клітини: ДНК, РНК та білків. Експерименти, які показали принципову можливість «самозбірки» амінокислот — структурних одиниць білків, — провели ще С. Міллер та Г. Юрі у далекому 1953 році. Втім, зараз зрозуміло, що вони використовували умови, яких не могло бути на Стародавній Землі. До того ж експеримент не пояснює утворення більших полімерів з амінокислот — білків і менших схожих молекул, пептидів.

Автори нової статті у Science Advances припустили, що пептиди, тобто короткі ланцюжки з амінокислот, можуть спонтанно виникати в умовах глибокого космосу — у міжзоряному просторі. Мова про скупчення пилу, що пропускають світло, в яких панує космічний мороз (близько мінус 260 градусів Цельсія), існують стабільні молекули і в тому числі вода у вигляді льоду. З цього матеріалу формуються комети та астероїди, серед яких перші містять менш зміни та близькі до свого вихідного стану речовини.

Відомо, що комети та інші космічні тіла регулярно стикаються із Землею та іншими об’єктами Сонячної системи. Такі «колізії» були особливо часті за часів пізнього важкого бомбардування 4,1—3,8 мільярда років тому. Не виключено, що саме в ті часи метеорити, що падають, «добрили» Землю різноманітною органікою, у тому числі такими сполуками, які не могли утворитися на самій планеті. Згідно з сучасними уявленнями, невдовзі на Землі з’явилися перші живі клітини.

Пептиди та білки викликали особливий інтерес авторів, оскільки без них складно уявити основні функції клітини — прискорення хімічних реакцій та копіювання її структур. Сучасні живі істоти синтезують такі молекули всередині своїх клітин, в особливих органелах — рибосомах, які використовують РНК як матрицю. Однак нічого з цього не могло бути на Землі вихідно.

Парадокс можна дозволити, припустивши, що перші пептиди з каталітичними властивостями прибутку з космосу готовому вигляді. Тому вчені відтворили умови, що відповідають хмарам газу в міжзоряному просторі, та провели в них хімічні реакції за участю атомарного вуглецю-13, чадного газу та аміаку. Реакцію розпочали при температурі близько мінус 263 градусів Цельсія та підвищували аж до 27 градусів. Щоб не переплутати продукти реакції зі звичайною органікою, використовували мічений вуглець атомної маси 13.

У результати експериментатори отримали цілу низку пептидів, що складаються з найпростішої амінокислоти — гліцину. Не всі вони придбали стандартні для біологічних молекул карбоксильні та аміно-кінці, переважна більшість мали по краях відразу дві аміногрупи.