Жизнь, какой мы ее не знаем
Спутник Сатурна Титан. Изображение: NASA

Спутник Сатурна Титан. Изображение: NASA

Ученые смоделировали жизнь, способную существовать в жидком метане на спутнике Сатурна

В криогенных условиях Титана вода сохраняется лишь в виде твердого льда, свободного кислорода нет вовсе, а реки наполняют жидкие углеводороды — прежде всего, метан. Однако по-своему этот мир похож на наш, и, как на Земле, в нем, теоретически, возможна жизнь, пускай и совсем иная. Мембраны — основу любой клетки любого организма — на Титане может образовывать ядовитый акрилонитрил.

Среди главных компонентов всего живого стоит назвать способный к дупликации и изменчивости геном; метаболизм, позволяющий поддерживать постоянство собственного состава и структур; а также полупроницаемую мембрану, которая делает возможными все биохимические и биоэнергетические процессы.

В основе своей мембраны всех живых организмов образованы двумя слоями фосфолипидов. Эти молекулы обладают заряженными, полярными головками, которые во внешнем слое ориентируются наружу, а во внутреннем — внутрь клетки, взаимодействуя с полярным же растворителем, водой. При этом длинные, незаряженные и гидрофобные хвосты фосфолипидов образуют внутреннюю прослойку, плохо проницаемую для растворенных в воде веществ.

Фосфолипидный бислой и формирует ту полупрониуцаемую границу, которая отделяет клетку от окружающей среды: по одну сторону развивается жизнь, а по другую — «все остальное». Но это у нас на Земле, в комфортных температурных условиях, при изобилии воды и солнечного света. На странном собрате нашей планеты — Титане, одном из крупных спутников Сатурна — все обстоит одновременно и так, и совершенно иначе.

Солнечного света Титан получает недостаточно, и львиную долю энергии для местной жизни может поставлять разве что разогрев его недр, возникающий под действием приливных сил в гравитационном поле близкого Сатурна. Свободного кислорода там нет, а средняя температура колеблется около −180 °C. При таких условиях вода неспособна существовать в жидком виде, покрывая Титан обширными льдистыми скалами.

Зато жидкими становятся многие соединения, которые мы привыкли воспринимать в качестве газов — прежде всего, метан и этан. Здесь они текут реками, впадают в обширные озера, откуда испаряются, образуя облака и снова проливаясь дождями. Углеводороды же с более длинноцепочечными молекулами откладываются на Титане обширными дюнами. Все это одновременно очень похоже на Землю — и совсем на нее непохоже.

Примерно так же может выглядеть и местная жизнь: если она существует в этом ледяном и нефтяном мире, она должна следовать тем же базовым принципам, но использовать совершенно иные биохимические и биоэнергетические механизмы. Даже «клеточные мембраны» из фосфолипидов здесь не будут столь же полезными, как на Земле. Эту границу между живым и неживым на Титане должны формировать другие соединения.

Полетт Клэнси (Paulette Clancy) и ее коллеги из Корнелльского университета воспользовались методами молекулярной динамики, смоделировав поведение ряда соединений в условиях холодного и жидкого метана и проверив стабильность образуемых ими мембранных пузырьков. Оптимальным кандидатом на роль основы мембран для жизни на Титане оказался акрилонитрил, соединение, которое в земных условиях взрывоопасно, пожароопасно и высокотоксично.

Однако в условиях Титана (или аналогичных планет в других частях необозримого космоса) именно оно может оказаться основой жизни. Во всяком случае, в атмосфере спутника оно действительно присутствует, а оказавшись в жидком метане, спонтанно формирует «пузырьки». Такие пузырьки — липосомы — образуют в воде и фосфолипиды, поэтому по аналогии с ними акрилонитриловые получили название азотосом.

Легко понять, с каким нетерпением авторы этой работы ждут возможности проверить существование азотосом в «метаноемах» Титана, поблизости которого продолжает работу американский космический зонд Cassini. А тем временем они намерены продолжить исследования и изучить поведение этих «пузырьков» и метаболизм, возможный в условиях крайне низких температур, без воды и кислорода — на одном лишь жидком метане.

Зонд в гостях у богини Далее в рубрике Зонд в гостях у богиниЧерез несколько дней дальний космический зонд Dawn прибудет к карликовой планете Церере

Комментарии

Отличная статья, и очень хорошо все расписано , авторам спасибо! Единственное чего не хватает материалу - это художественное изображение возможного вида Титана - с его метановыми водопадами и азотными озерами... Мне кажется при солнечном свете это фантастически красивое зрелище
05 марта 2015, 11:44
Все это действительно очень интересно и загадочно. Но все же считаю, что мы на данный момент не можем достоверно смоделировать те физико-химические (а возможно и биологические) процессы, которые идут в толще своеобразной "атмосферы" и на поверхности Титана. Для этого крайне необходимо получить массу экспериментальных данных непосредственно с Титана. А для этого потребуется хотя бы один спускаемый зонд, способный продолжительное время функционировать там и передавать данные на Землю...
Авторизуйтесь чтобы оставлять комментарии.
Интересное в интернете
Читайте самое важное в вашей ленте
Подпишитесь на «Русскую планету» в социальных сетях и читайте наиболее актуальные материалы
Каждую пятницу мы будем присылать вам сборник самых важных
и интересных материалов за неделю. Это того стоит.
Закрыть окно Вы успешно подписались на еженедельную рассылку лучших статей. Спасибо!
Станьте нашим читателем,
сделайте жизнь интереснее!
Помимо актуальной повестки дня, мы также публикуем:
аналитику, обзоры, интервью, исторические исследования.
личный кабинет
Спасибо, я уже читаю «Русскую Планету»