Jeden ze stavebních kamenů života se může vytvořit v drsném prostředí samotného hlubokého vesmíru. Není vyžadována žádná hvězdička
V mnoha ohledech jsou hvězdy motorem stvoření. Jejich energie pohání celou řadu procesů nezbytných pro život. Vědci se domnívali, že hvězdné záření je zapotřebí k vytvoření sloučenin, jako je aminokyselina glycin, jeden ze stavebních kamenů života.
Ale nová studie zjistila, že glycin detekovaný v kometách vzniklých v hlubokém mezihvězdném prostoru, když neexistovala žádná hvězdná energie.
Jaké přírodní procesy daly vzniknout stavebním kamenům, které daly vzniknout životu? Tato otázka vede k mnoha výzkumům. Víme, že aminokyseliny, jako je glycin, jsou nezbytné pro život, ale vědcům chybí úplné pochopení toho, jak se tyto stavební bloky tvoří.
Z přibližně 500 známých aminokyselin je glycin nejjednodušší z nich a je jednou z 20 aminokyselin v genetickém kódu. Nepatří mezi esenciální aminokyseliny, protože se může syntetizovat v lidském těle.
Vědci našli glycin například v komatu komety 67P/Churyumov-Gerasimenko a na kometě Wild-2. A v posledních letech vědci objevili další složité organické molekuly (COM) v meteoritech. Ale naše chápání toho, jak se tvoří složité molekulární stavební bloky, není zdaleka úplné. A bez tohoto pochopení nikdy nepřijdeme na to, jak zde na Zemi vznikl život.
Vědci detekovali glycin v kómatu komety 67P/Churyumov-Gerasimenko. Na tomto snímku ukazuje vědecká kamera OSIRIS společnosti Rosetta náhlý nástup dobře definovaného útvaru podobného výtrysku, který se vynořuje ze strany krku komety v oblasti Anuket. Obrazový kredit: ESA/Rosetta/OSIRIS
Komety jsou považovány za prastaré, prvotní objekty. Vznikly přímo ze sluneční mlhoviny, když se měly zformovat planety a Slunce. Nalezení glycinu v kometách znamená, že jej lze vyrobit bez přímého vstupu hvězdné energie. To má důsledky pro to, jak rozšířený může být tento nejjednodušší ze stavebních kamenů, a možná, jak je pravděpodobný vznik života.
Vytvoření glycinu bez energie z hvězdy se nazývá „temná chemie“. Nyní tým výzkumníků provedl laboratorní simulace vnitřku tmavých mezihvězdných mračen. Tyto simulace produkovaly methylamin, prekurzor glycinu, a pak ukázaly, že se může tvořit samotný glycin.
„Temná chemie znamená chemii bez potřeby energetického záření,“ říká Sergio Ioppolo z Queen Mary University v Londýně. Ioppolo je hlavním autorem nového článku publikovaného tento týden vAstronomie přírody. Článek má název „ Neenergetický mechanismus tvorby glycinu v mezihvězdném prostředí .'
„V laboratoři jsme simulovali podmínky v tmavých mezihvězdných oblacích: 10-20 K (-263 C až -253 C) studené prachové částice jsou pokryty tenkými vrstvami hojného ledu – zmrzlý CO, NH3, CH4 a H2O – a následně zpracováno dopadem na atomy, což způsobí fragmentaci prekurzorových druhů a rekombinaci reaktivních meziproduktů,“ uvedl hlavní autor Ioppolo tisková zpráva .
Umělecký dojem molekuly glycinu spolu s tmavými mezihvězdnými mraky v laboratoři. (c) Harold Linnartz
Glycinův prekurzor methylamin byl detekován v komatu komety 67P spolu se samotným glycinem. Byl také detekován další prekurzor glycinu, ethylamin. V papírovém názvu z roku 2019 „ Distribuovaný glycin v kometě 67P/Churyumov-Gerasimenko “ výzkumníci došli k závěru, že pozorovaný glycin pravděpodobně pochází z „molekul glycinu uložených ve vodním ledu, které jsou emitovány sublimací tohoto ledu z prachových částic, které jsou vyvrženy z jádra“. V laboratorním procesu této nové studie byl vodní led nezbytný pro případnou tvorbu glycinu.
Hlavním závěrem této studie je, že glycin, základní stavební kámen života a nejjednodušší aminokyselina, je přítomen při formování planet, zapuštěných do prvotního ledu komet.
„Důležitým závěrem této práce je, že molekuly, které jsou považovány za stavební kameny života, se již tvoří ve fázi, která je daleko před začátkem formování hvězd a planet,“ říká spoluautor studie Harold Linnartz, ředitel Laboratoře pro astrofyziku. Leidenská observatoř. „Taková časná tvorba glycinu v evoluci hvězdotvorných oblastí naznačuje, že tato aminokyselina se může tvořit všudypřítomnější ve vesmíru a je zachována v převážné části ledu před začleněním do komet a planetesimál, které tvoří materiál, ze kterého nakonec planety jsou vyrobeny.'
Tento údaj ze studie kontrastuje její výsledky s předchozím výzkumem. Nové výsledky ukazují, že glycin se může tvořit na na vodu bohatých, předhvězdných ledových zrnech a nevyžaduje teplo ani UV energii. Obrazový kredit: Ioppolo et al, 2020.
To je výrazně odlišný výsledek než v některých předchozích výzkumech. Předchozí práce ukázaly, že pro tvorbu glycinu je nezbytné UV záření.
Jednou ze silných stránek těchto laboratorních simulací je, že mohou zkrátit čas. Jeden den laboratorní práce může být zástupným symbolem pro miliony let v chladném, tmavém mezihvězdném oblaku. 'Z toho jsme zjistili, že se v prostoru může časem tvořit malé, ale podstatné množství glycinu,' řekla spoluautorka Herma Cuppen (Radboud University, Nijmegen), která byla zodpovědná za některé modelové studie prezentované vAstronomie přírodyvydání.
Glycin je skutečným stavebním kamenem. Může to vést k tvorbě složitějších molekul, což znamená, že i ony se mohou tvořit prostřednictvím temné chemie.
'Jakmile se glycin vytvoří, může se také stát prekurzorem dalších komplexních organických molekul,' uzavírá Sergio Ioppolo. 'Podle stejného mechanismu mohou být v zásadě přidány další funkční skupiny do glycinové páteře, což vede k tvorbě dalších aminokyselin, jako je alanin a serin v temných mracích ve vesmíru.'
Meteorit Murchison spadl na Zemi v Austrálii v roce 1969. Obsahoval 15 aminokyselin, včetně glycinu. Obrazový kredit: Uživatel:Basilicofresco – odvozená práce z obrázku:Murchison meteorite.jpg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4301968
Ve své práci tým výzkumníků shrnuje svou práci: „Rasná tvorba glycinu ve vývoji oblastí tvorby hvězd naznačuje, že glycin může vznikat všudypřítomnější ve vesmíru a může být zachován v převážné části polárních ledů před začleněním do meteoritů a meteoritů. komety během formování planet v protoplanetárních discích obklopujících novorozené hvězdy. Po vytvoření se předhvězdný glycin může také stát prekurzorem pro složitější molekuly ‚energetickými‘ a ‚neenergetickými‘ povrchovými reakčními cestami.“
Skutečnost, že glycin se může tvořit v chladné tmě mezihvězdného prostoru, před jakoukoli interakcí mezi planetou a hvězdou, by mohla významně změnit naše chápání vzniku života. Tato studie ukazuje, jak se primární stavební bloky snadno vytvářejí na nepravděpodobných místech. Poté, co byly vytvořeny v prvotních tělesech, jako jsou komety, byly nakonec doručeny na planety, jako je Země.
'Závěr je, že se očekává, že glycin a možná další stavební kameny života budou přítomny alespoň v pevné fázi v mnoha prostředích pro tvorbu hvězd, včetně nejchladnějších a nejranějších fází formování systémů slunečního typu,' píší autoři.