Российские ученые доказали возможность зарождения жизни в результате столкновений Земли с метеоритами миллиарды лет назад. В лабораторных условиях была воспроизведена образующаяся при таких ударах высокотемпературная плазма. Специалисты обнаружили, что в ней возникают «кирпичики живого» — аминокислоты, фрагменты ДНК и РНК.
В Институте космических исследований (ИКИ) РАН была предложена концепция зарождения жизни в плазме, возникавшей при ударах метеоритов о Землю около 4,5 млрд лет назад. Запредельно высокая температура заставляет молекулы вещества разлетаться на отдельные атомы. В получившемся «облаке» они начинают «собираться» в новые структуры. В том числе возникают аминокислоты, фрагменты ДНК и РНК. Это «строительный материал» для биологических молекул и клеток. Соответствующие исследования были проведены в 2016–2017 годах.
— Известно, что Земля формировалась на протяжении 100 млн лет и набирала массу исключительно за счет метеоритных ударов, — рассказал «Известиям» заведующий лабораторией активной диагностики и масс-спектрометрии ИКИ РАН Георгий Манагадзе. — На это было затрачено количество энергии, которое выделилось бы при взрыве десяти в восемнадцатой степени атомных бомб средней мощности. Немалая часть этого огромного количества энергии была затрачена на процессы, обеспечивающие зарождение жизни.
В ходе опытов специалисты имитировали метеоритные удары по поверхности древней Земли. Они обстреливали лазером, бомбардировали искусственными алмазами и вольфрамом специальную мишень. На ее поверхность нанесли углерод и другие химическими элементы, необходимые для синтеза биомолекул. Столкновения на высоких скоростях приводили к образованию плазмы. Вещество и мишени, и «снаряда» разлеталось на электроны и ионы. По мере остывания газа частицы в нем начинали собираться в молекулы. Ученые доказали, что в плазме происходит синтез протеиновых аминокислот (глицина, аланина и серина) и полимерных фосфатов — это основа молекулы ДНК.
— Загадка происхождения жизни — одна из великих тайн природы, пока недоступных научному знанию. Группе из ИКИ РАН под руководством профессора Манагадзе принадлежат пионерские результаты в этой области, получившие широкую известность в мире. Моделирование столкновений космических тел с помощью мощного лазерного импульса — тема очень актуальная, — заявил заведующий лабораторией прикладной инфракрасной спектроскопии МФТИ, астрофизик Александра Родин.
Сегодня, как пояснил Александр Родин, во всем мире публикуется много работ по проблеме возникновения жизни. Простейшие органические соединения могут синтезироваться под воздействием жесткого космического излучения, грозовой активности в атмосфере или же при столкновениях с метеоритами.
Как рассказал «Известиям» заведующий кафедрой биологического факультета МГУ им. М.В. Ломоносова Александр Марков, эксперимент ученых из ИКИ РАН способен пролить свет на один из способов зарождения живой материи.
— Это важное исследование дополняет существующие знания о синтезе органических веществ. Наука об этом — пребиотическая химия — началась с экспериментов Стэнли Миллера в 1953 году. Он смешал в колбе газы, которые составляли древнюю атмосферу Земли, и пропускал через них электрические разряды. В итоге удалось синтезировать аминокислоты, — пояснил ученый. — Сейчас же мы знаем, что органические соединения развиваются также в вулканических источниках, на частицах космической пыли. Известно, что в ранней Солнечной системе синтезировалась различная органика, которую мы находим в астероидах.
Результаты работы опубликованы в журнале Европейской фотохимической ассоциации Photochemical & Photobiological Sciences.