Chociaż dziś szczegóły są skąpe, uważa się, że życie na Ziemi powstało około 4 miliardy lat temu z fatalnej mieszaniny związków organicznych znanej jako pierwotna zupa.
Sposób i miejsce powstania składników tego początkowego wkładu biologicznego jest nadal przedmiotem dyskusji, biorąc pod uwagę harmonogram i warunki powierzchniowe panujące na zimnej młodej Ziemi.
Podstawowe substancje, takie jak aminokwasy, tłuszcze i cukry, mogą tworzyć się w głębinach kosmosu, jak wykazały ostatnie badania i zostały odkryte już wcześniej. Dostarczono na Ziemię wcześnie Przez meteoryty i komety.
Według nowego badania przeprowadzonego przez zespół z Niemiec i Francji scenariusz ten jest nie tylko prawdopodobny, ale oferuje najbardziej prawdopodobne wyjaśnienie, w jaki sposób Ziemia nabyła pewne elementy składowe życia, z których część mogła uformować się wydajniej w przestrzeni międzygwiezdnej.
Badanie koncentruje się w szczególności na tworzeniu peptydów, czyli krótkich łańcuchów składających się z od 2 do 50 aminokwasów połączonych wiązaniami chemicznymi zwanymi wiązaniami peptydowymi.
Peptydy są kluczem do życia na Ziemi. Złożone z unikalnych sekwencji aminokwasów, pełnią różnorodne funkcje, takie jak katalizowanie szeregu procesów biologicznych. Naukowcy sugerują, że starożytne peptydy mogły również odgrywać rolę w tworzeniu prymitywnych prekursorów błon komórkowych.
Naukowcy dodają, że chociaż peptydy odgrywają bez wątpienia ważną rolę w umożliwieniu życia na Ziemi, młoda planeta mogła nie zapewnić doskonałego środowiska do ich powstania.
Wyjaśnili, że woda może mieć dezorientujący wpływ na tworzenie się peptydów ze składników chemicznych, a tym samym utrudniać tę część abiogenezy, czyli powstawanie życia z materiałów nieożywionych.
Istnieje zaskakująco bardziej przyjazne miejsce do tworzenia peptydów: ośrodek międzygwiazdowy – termin odnoszący się do rozproszonej materii i promieniowania, które zajmują ogromne obszary przestrzeni pomiędzy układami gwiazd.
Autorzy badania pod kierunkiem Serge'a Krasnokotsky'ego, astrofizyka z Instytutu Astronomii Maxa Plancka w Niemczech, autorzy badania symulowali warunki panujące w ośrodku międzygwiazdowym, co pozwoliło im przetestować w laboratorium podstawowe szczegóły dotyczące tego, w jaki sposób nasza planeta może otrzymać peptydy.
Potwierdzili na przykład, że synteza peptydów zależy od trzech składników chemicznych – węgla, tlenku węgla i amoniaku – których obecność może prowadzić do powstawania cząsteczek aminoketyny podobnych do aminokwasów w międzygwiazdowych obłokach pyłu o małej gęstości.
Naukowcy zauważają, że w miarę kondensacji tego typu chmury molekularnej znajdujące się w niej cząsteczki pyłu zaczynają koagulować, a cząsteczki aminoketyny mogą łączyć się w łańcuchy – czyli peptydy.
Stała koagulacja cząstek pyłu w przestrzeni międzygwiazdowej może pomóc w przekształceniu cienkiego obłoku molekularnego w gęstszy dysk protoplanetarny, czyli pierścień gruzu wokół gwiazdy, który ostatecznie kondensuje, tworząc planety, księżyce i inne ciała niebieskie.
W obrębie tych dysków okołogwiazdowych komety lub asteroidy znajdujące się w dużej odległości od swojej gwiazdy są „najciekawszymi obiektami do tworzenia peptydów” – twierdzą naukowcy. On pisze.
Kiedy takie ciało zbliża się do gwiazdy i nagrzewa się, parowanie jego wewnętrznych cząsteczek jest na ogół tłumione i tylko cząsteczki w cienkiej warstwie powierzchniowej mogą swobodnie odparowywać.
Gdy temperatura obiektu wzrośnie do 176 K, amoniak zawarty w lodzie molekularnym łączy się z wodą, tworząc mieszaninę o temperaturze topnienia niższej niż jego składniki. Autorzy badania twierdzą, że w dużej mierze niezdolna do odparowania ciekła zawartość znajdująca się głęboko w komecie lub asteroidzie może „dobrze nadawać się” do tworzenia cząsteczek aminoketyny. On pisze.
Wskazują, że cząsteczki stałe mogą poruszać się swobodniej w stanie ciekłym, dzięki czemu cząsteczki amoniaku o wysokim stężeniu działają jak katalizatory.
Ponadto, ponieważ szybkie ocieplenie może zakłócić tworzenie się wiązań peptydowych, długie okresy czasu, w których te kule ulegają zmianom temperatury, prawdopodobnie wspierają syntezę peptydów, zapewniając więcej czasu na wystąpienie niezbędnych reakcji chemicznych.
Autorzy sugerują, że peptydy prawdopodobnie powstały w ten sposób w trakcie ewolucji naszego Układu Słonecznego i mogły później dotrzeć do Ziemi, gdy młoda planeta została zbombardowana przez meteoryty, komety i inne obiekty potencjalnie zawierające peptydy.
Pojawienie się peptydów zapewniłoby Ziemi co najmniej jeden kluczowy element życia, przyczyniając się do rozwoju proto-błon, czyli prekursorów błon, które nadają komórkom ich strukturę i otaczają ich zawartość.
Konieczne będą dalsze badania, aby zbadać te odkrycia i w dalszym ciągu uzupełniać luki w naszym rozumieniu początków życia, jednak autorzy twierdzą, że to badanie w znaczący sposób potwierdza pogląd, że pozaziemskie składniki pomogły ożywić pierwotną zupę Ziemi.
Badanie zostało opublikowane w Postęp nauki.