По состоянию на 1 июня 10:35
Заболевших414 878
За последние сутки9 035
Выздоровело175 877
Умерло4 855
Общество
Лента новостей
Лента новостей
Сегодня
Политика
Общество
Бизнес
Культура
Сделано Русскими
Личные связи
О проекте
Редакция
Контакты
Размещение рекламы
Использование материалов
Свидетельство о регистрации СМИ ЭЛ № ФС 77 – 65733 выдано Роскомнадзором 20.05.2016.
Лента главных новостей
Русская планета
Общество

«Заражение планет молекулами — проблема»

Американский химик Джеффри Бада рассказал о зарождении жизни на Земле и ее поиске во Вселенной

Елена Коваленко
10 октября, 2013 21:18
5 мин

Марсоход Curiosity в кратере Гейла. Фото: NASA / AP

В среду, 9 октября в лектории Культурного центра ЗИЛ профессор Калифорнийского университета Джеффри Бада выступил с лекцией «К вопросу о происхождении земной и внеземной жизни».
Бада, убежденный углеродный шовинист, полагает, что бессмысленно рассуждать о живой материи на основе иных компонентов, раз известен только водно-углеродный тип жизни. Притом одинаково важны оба компонента. Обыватели, когда слышат о наличии воды на других планетах, часто восклицают: «Ого, да там водится жизнь!». Ничего подобного, усмехается лектор. Вода — не гарант существования жизни, а всего лишь потенциал для ее появления.
Идея о водно-углеродном происхождении жизни не нова. В 1871 году Чарльз Дарвин в письме своему другу ботанику Джозефу Гукеру предположил, что живая материя могла произойти из неживой в «теплом пруду»: «Если (но ох какое большое "если") представить себе, что в каком-нибудь маленьком теплом пруду со всеми видами аммония, солей фосфора, светом, теплом, электричеством и так далее образовался бы химическим путем белок, готовый претерпеть еще более сложные превращения...»
Дарвин был первым, кто попытался дать абиогенезу научное объяснение. Но он не отважился опубликовать его в книге, оставив свои гипотезы в личной переписке. Возникновение жизни осталось под завесой тайны на долгие годы — вплоть до публикации в 1924 году работы «Происхождение жизни» биохимика Александра Опарина.
Советский ученый предложил теорию возникновения ранней жизни на Земле из абиотических компонентов (так называемого «первичного бульона», по всей видимости, вполне похожего на дарвиновский «теплый пруд») в результате долгой химической эволюции, которой предшествовал синтез органических соединений из неограники.
В 1953 году гипотеза Опарина была проверена американским химиком Стэнли Миллером (чьим студентом был Бада). В его эксперименте электрические разряды, имитировавшие молнии, и простая смесь газов, из которых предположительно состояла атмосфера молодой Земли, запускали процесс химической эволюции. Через семь дней после начала эксперимента в колбе синтезировалась органика — молекулы аминокислот.
— Невероятное открытие! — воскликнул лектор.
В первичном бульоне органические соединения смешивались друг с другом, вступая в химические реакции и превращаясь в новые соединения. На этой стадии был важен катализ, дававший преимущество определенным реакциям. В наиболее выигрышном положении с точки зрения химической эволюции оказались автокаталитические реакции, когда в результате синтеза веществ образовывались продукты, сами и приводившие к катализу. Первыми протоорганизмами стали соединения, начавшие катализировать синтез собственных копий. Так первичный бульон стал РНК-миром: миром молекул рибонуклеиновых кислот с каталитическими свойствами, синтезирующих новые молекулы рибонуклеиновых кислот. Это был первый шаг к великому разнообразию белковой жизни (которое теперь постепенно сводит на нет человечество).
Сложно определить характеристики даже ранней живой материи на молодой Земле, не говоря уже о жизни как таковой. (Собственно, в современной науке и не существует никакого общепринятого определения жизни). Недостаточно сказать, что жизнь — это способность материи к самокопированию. Кристаллы кварца успешно делают точные копии самих себя уже несколько миллиардов лет. Идеально реплицирующиеся системы не являются живыми, так как не эволюционируют.
Соответственно, как минимум жизнь можно определить через несовершенную репликацию. Это означает, что объект может делать копии самого себя, но не точные копии. Несовершенная репликация порождает мутантов с селективными преимуществами, позволяющими доминировать в системе. Это и называется эволюцией: неслучайное выживание абсолютно случайных вариаций генов (мутаций).
Возможна ли вся эта история где-то еще, помимо нашей родной планеты? Вполне! По крайней мере, самое ее начало — синтез органических соединений из неорганических. Современная космогеохимия утверждает, что во Вселенной существуют планеты, на которых соблюдаются все параметры эксперимента Миллера. Установлено, что в их атмосфере присутствуют газы, которые в эксперименте имитировали земную атмосферу (аммиак, метан и другие). А космический телескоп «Хаббл» позволяет разглядеть молнии, сверкающие в чужих мирах.
Если фотографии далеких галактик неубедительны, для скептиков есть гораздо более ощутимый аргумент в пользу внеземной органики — Мурчисонский метеорит в Национальном музее естественной истории Вашингтона. В его составе обнаружено более 75 аминокислот, большая часть которых просто не встречается на Земле.
Фрагмент Мурчисонскго метеорита и раствор с выделенными из него молекулами химических соединений. Фото: wikipedia.org
Фрагмент Мурчисонскго метеорита и раствор с выделенными из него молекулами химических соединений. Фото: wikipedia.org
Наши ближайшие соседи по Солнечной системе не слишком гостеприимны для органики. Меркурий чересчур близок к звезде и в этом пекле вряд ли могло синтезироваться хоть что-то. Венера — другое дело. Скорее всего, в молодости она была гораздо менее агрессивным миром и могла приютить органику. Но не теперь.
— Марс? Интригующий вопрос! — продолжал фантазировать профессор.
На Марсе довольно много воды. Сейчас она вся заморожена и по большей части представлена льдом на полярных шапках. Но тысячелетия назад красная планета была во многом похожа на Землю и на ее поверхности плескались гигантские океаны, чья химия могла подходить для органики и даже зарождения жизни.
— Когда в 1976 году «Викинг-1» приземлился на Марсе, первым делом ему было приказано включить камеры и два дня сидеть на месте и высматривать, двинется ли что-нибудь вокруг. Но ничего не двигалось, — вспомнил лектор.
Не многим лучше дела у колесящего теперь по марсианским пустыням Curiosity. Поначалу марсоход нашел уйму органических соединений в образцах почвы, однако эксперты NASA установили, что он же их, по всей видимости, и завез с собой с Земли. Главного же признака биологических процессов — метана — детекторы Curiosity не зафиксировали.
Древний Марс, треть поверхности которого покрыта океаном. Иллюстрация: wikipedia.org
Древний Марс, треть поверхности которого покрыта океаном. Иллюстрация: wikipedia.org
Заражение планет земными молекулами — довольно серьезная проблема космохимии. Фактически сейчас мы не можем утверждать на 100 %, являются ли обнаруженные на Марсе соединения автохтонными или спрыгнувшими с борта земного космического корабля. Джеффри Бада возлагает надежды на разработанный им самим детектор марсианской органики (MOD). Прибором будет оборудован ровер российско-европейской программы «Экзомарс», который должны запустить в 2018 году. Детектор марсианской органики впервые сможет различать хиральность найденных на Марсе аминокислот. Поскольку все земные аминокислоты представлены исключительно правосторонними изомерами, обнаруженный левосторонний изомер будет однозначно марсианским.
Другой вероятный претендент на обнаружение органики — спутник Юпитера Европа. Ее поверхность покрыта десятикилометровым слоем льда.
— Мы полагаем, что под ледяной поверхностью Европы есть океан километров сто глубиной. Как захватывающе! Глубина нашего океана всего четыре километра.
Океан Европы вполне может оказаться родиной для органики. Но чтобы проверить это, необходим некоторый фантастический ровер, который просверлил бы километры льда, превратился в субмарину и опустился на дно океана, сохраняя связь с Землей, находящейся в нескольких сотнях миллионов километрах.
— На моем веку этого точно не произойдет, — вздохнул космогеохимик.
Конечно, Европа — довольно неприглядная глыба льда, зато у нее светлое будущее. Миллиардов через пять лет — когда Солнце станет красным гигантом, а Земля будет поглощена распухшей звездой или как минимум превратится в иссушенный необитаемый кусок камня — климат на Европе станет вполне ничего: толщи льда растают и в океанических волнах засверкают лучи умирающего Солнца.
 
Лектор закончил цитатой из «Жизни во Вселенной» Опарина: «Мы, конечно, не можем утверждать, как именно зародилась и развивалась жизнь на других небесных телах в специфичных для них условиях. Однако очевидно, что организмы, сформированные в процессе биологической эволюции, должны существенно отличаться от земных животных и растений, поскольку жизнь формирует окружающая среда».
темы
5 мин