Ученые nasa воспроизвели «кирпичики жизни» в лаборатории

Видео: ДАН - нейтронный лозоход

Ученые NASA, которые изучают происхождение органической жизни на Земле, смогли в лабораторных условиях создать три компонента генетического материала – цитозин, тимин и урацил.

Эти «кирпичики жизни» были получены при облучении образца льда, содержащего пиримидин, ультрафиолетовыми лучами в условиях, которые напоминают условия открытого космоса.

Пиримидин – это небольшая молекула, гетероциклическое соединение, состоящее их углерода и азота.

Пиримидин является центральной структурой в урациле, тимине и цитозине. Это 3 из 5 азотистых оснований, которые составляют генетический код всех живущих на Земле организмов. Они входят в состав рибонуклеиновой (РНК) и дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).

«Мы впервые продемонстрировали, как можно создать три компонента генетического материала не биологическим путем в лаборатории, а имитируя условия открытого космоса. Мы показали, что эти при этих условиях возможно появление основных строительных блоков, которые используются всеми живыми организмами на нашей планете», - говорит Михель Нуэво (Michel Nuevo), научный сотрудник Исследовательского центра Эймса (NASA Ames Research Center) в Моффетт-Филд, Калифорния.



Образцы льда держали в глубоком холоде (-430°F) в специальной камере, где их облучали ультрафиолетом высокой энергии с помощью водородной лампы. Бомбардировка фотонами привела к разрыву химических связей в молекулах пиримидина, а фрагменты молекул образовали новые комбинации, среди которых были цитозин, тимин и урацил.

Ученые из NASA Ames старались имитировать условия межзвездного пространства за пределами нашей Солнечной системы. За долгие годы экспериментов они изучили многих представителей класса полициклических ароматических углеводородов, которые были найдены на метеоритах. Все их попытки были направлены на получение тех самых «кирпичиков жизни», что позволило бы раскрыть самую большую тайну зарождения жизни.



Пиримидин также находят на метеоритах, хотя ученые все еще не знают его происхождения. Исследователи полагают, что пиримидин образуется из тех самых полициклических углеводородов на финальной стадии гибели одного из типов звезд – красных гигантов. Возможно, он формируется в плотных скоплениях межзвездного газа.

«Гетероциклические молекулы, такие как пиримидин, содержат в своей структуре атом азота, что делает их менее стабильными. Благодаря такому строению пиримидин более подвержен разрушению под действием ультрафиолетовых лучей, чем его «родичи» без атома азота в кольце. Мы хотели проверить, как чувствует себя пиримидин в условиях открытого космоса, и может ли он в этих условиях превратиться в более сложные органические молекулы, такие как азотистые основания тимин, цитозин и урацил», - говорит Скотт Сэнфорд (Scott Sandford), исследователь космоса из NASA Ames.

Теоретически, пиримидин может достаточно долго сохраняться в облаке межзвездной пыли, защищаясь от разрушительного излучения. Пока эти вещества находятся в облаке, они замерзают в виде зерен. Такое облако достаточно плотное, чтобы не пропускать внутрь большую часть ультрафиолета. Ледяные зерна в основном состоят из воды, но в них есть примеси аммиака, метанола, метана – веществ, которые гораздо менее чувствительны к ультрафиолету в этой фазе.

Ученые решили проверить гипотезу, выдвинутую в Лаборатории астрохимии Эймса (Ames Astrochemistry Laboratory). В ходе своего эксперимента они подвергли такой замерзший кусочек с пиримидином и сопутствующими веществами действию мощных УФ-лучей в вакууме при очень низкой температуре. Как и предполагалось, молекула разрушилась и превратилась в компоненты ДНК/ДНК – основу всего живого.

«Мы пытаемся понять стадию формирования этих молекул в космосе. Наш успешный эксперимент раскрыл важное связующее звено между тем, что происходило с неорганическими веществами в космосе, и тем, как их производные продолжали развиваться в органическую жизнь, попав на Землю», говорит Кристофер Матаресе (Christopher Materese), один из участников исследования.

«Никто на самом деле не понимает, как началась жизнь на Земле. Наши эксперименты позволяют предположить, что «кирпичики жизни» уже лежали на нашей планете, когда все началось. Возможно, они просто пришли из открытого космоса», - добавляет Сэнфорд.