Астрономія
Астрономія

Шукати позаземне життя запропонували за складністю молекул

Дослідники продемонстрували, що велика кількість складних молекул може бути універсальним біомаркером, і запропонували спосіб вимірювати складність за допомогою мас-спектрометрії. Стаття про це доступна у журналі Nature Communications.

ESA / HUBBLE, M. KORNMESSER

ESA / HUBBLE, M. KORNMESSER

У чому складність пошуків позаземного життя?

Екзопланети поширені повсюдно, і умови на деяких з них можуть бути придатним для життя. Однак поки не існує чіткого способу розрізнити серед них ті, що містять живі організми. Це неможливо навіть у нашій Сонячній системі. Астрономам необхідна розробка однозначного та практичного експерименту з виявлення позаземного життя на великій відстані. Ця задача складна, оскільки ми не уявляємо, яка біохімія можлива за межами Землі. Науковці мають лише один приклад життя, і це організми на нашій планеті. Розрізнити живі та неживі системи Землі можна завдяки таким процесам, як фотосинтез, фіксація вуглецю та азоту, реплікація, морфогенез тощо. Під час цих процесів виділяються певні сполуки, що пропонуються у якості біомаркерів, які можна шукати на екзопланетах. Тож найкращим рішенням було б визначення універсальної ознаки, що пов’язана виключно з усім життям, та розробка системи її пошуку.

Що пропонують дослідники?

У нові роботі науковці припустили, що дуже складні молекули, утворені в будь-якій біохімічній системі, можна відрізнити від тих, що утворюються в небіохімічній. Біохімічні системи здатні генерувати майже нескінченну складність молекул. Наприклад, природний лікарський препарат палітаксел — це приклад молекули, яка може бути біомаркером, адже вона настільки складна, що ймовірність її утворення в абіотичному процесі за будь-якої кількості була б дуже низькою.

Підхід дослідників базується на кількості молекулярних збірок. Чим більша кількість етапів, необхідних для створення певної складної молекули, тим більш неймовірним є те, що вона зародилася в абіотичній системі. Науковці визначили шляхи складання молекул — послідовності з’єднання елементів, які починаються з основних будівельних блоків і закінчуються кінцевим продуктом. Цей процес описали математично за допомогою мультиграфів (графів, де дві вершини можуть бути з'єднані не одним, а декількома ребрами). Система використовує мас-спектрометрію для розбиття молекули на біти і підраховує кількість унікальних частин. Чим більша вона, тим більша кількість молекулярної збірки. Команда змогла продемонструвати, що життя на Землі може створювати молекули лише з високою кількістю молекулярних збірок.

Шляхи збірки. Stuart M. Marshall et al.

Шляхи збірки. Stuart M. Marshall et al.

Дослідники зазначають, що їхній метод можна використовувати для побудови інструментів для пошуку життя, який можна було б використовувати для перевірки біопідписів за межами Землі, визначення масштабів життя на нашій планеті, а також у якості шкали молекулярної складності під час лабораторних експериментів.