Када је НАСА ОСИРИС-РЕк мисија вратила материјал са астероида Бенну 2023. године, научници су потврдили да стене старе 4,6 милијарди година садрже аминокиселине, есенцијалне молекуле који омогућавају живот. Аминокиселине су одговорне за изградњу протеина и пептида у ДНК, и оне су централне за скоро сваки биолошки процес. Оно што је остало нејасно је како су се ови молекули уопште формирали у свемиру.
Ново истраживање које су предводили научници из Пенн Стејта сугеришу да су барем неке од Беннуових аминокиселина можда настале у екстремно хладним, радиоактивним условима током најранијих фаза Сунчевог система. Налази су објављени 9. фебруара у Зборник радова Националне академије наука.
Према тиму, хемијски потписи у Беннуовим узорцима указују на то да су се ове аминокиселине вероватно формирале кроз процесе различите од оних за које су научници традиционално претпостављали, и под много тежим условима него што су очекивали.
„Наши резултати преокрећу скрипту о томе како смо обично мислили да се аминокиселине формирају у астероидима“, рекла је Алисон Бачински, помоћница професора геонаука у Пенн Стате-у и ко-водитељ овог рада. „Сада изгледа да постоји много услова у којима се ови градивни блокови живота могу формирати, а не само када постоји топла течна вода. Наша анализа је показала да постоји много више разноликости у путевима и условима у којима се ове аминокиселине могу формирати.“
Анализа изотопа открива порекло глицина
Истраживачи су радили са малом количином Бенну материјала, величине једне кашичице. Користећи посебно прилагођене инструменте, мерили су изотопе, што су мале разлике у маси атома. Ове суптилне варијације могу открити како и где су формирани молекули.
Тим се концентрисао на глицин, најједноставнију аминокиселину. Глицин је мали молекул од два угљеника који игра основну улогу у биологији. Аминокиселине се повезују у ланце да би формирале протеине, који обављају скоро све есенцијалне функције у живим организмима, од изградње ћелија до покретања хемијских реакција.
Пошто се глицин може формирати у различитим хемијским условима, научници га често користе као маркер за рану пребиотичку хемију. Његово присуство у астероидима и кометама подржава идеју да су неке од сировина за живот створене у свемиру и касније испоручене на Земљу.
Изазивање теорије топле воде
Дуги низ година, водеће објашњење за формирање глицина био је процес познат као Стрецкерова синтеза. У овој реакцији, цијановодоник, амонијак и алдехиди или кетони се комбинују у течној води. Тај модел је сугерисао да се аминокиселине формирају у релативно благим срединама богатим водом.
Међутим, изотопски докази из Беннуа указују у другом правцу. Подаци указују да се његов глицин можда није формирао у топлој течној води, већ у смрзнутом леду изложеном зрачењу у спољним пределима младог Сунчевог система.
„Овде у Пенн Стате-у, имамо модификовану инструментацију која нам омогућава да извршимо изотопска мерења на заиста ниским количинама органских једињења као што је глицин“, рекао је Бачински. „Без напретка у технологији и улагања у специјализоване инструменте, никада не бисмо дошли до овог открића.
Упоређивање Беннуа са Мурчисоновим метеоритом
Научници су дуго проучавали аминокиселине у метеоритима богатим угљеником, укључујући добро познати метеорит Марчисон који је пао у Аустралију 1969. Да би боље разумели Беннуову хемију, тим Пенн Стејта упоредио је његове аминокиселине са онима пронађеним у Марчисону.
Поређење је открило битне разлике. Чини се да су аминокиселине у Мурчисону формиране у срединама које су укључивале течну воду и умерене температуре. Такви услови су могли постојати на матичном телу метеорита, а били су присутни и на раној Земљи.
„Један од разлога зашто су аминокиселине толико важне је тај што мислимо да су одиграле велику улогу у томе како је живот на Земљи почео“, рекла је Офели Мекинтош, постдокторска истраживачица на Одељењу за геонауке Пенн Стејта и водећи аутор рада. „Оно што је право изненађење је да аминокиселине у Беннуу показују много другачији изотопски образац од оних у Мурцхисону, а ови резултати сугеришу да су Бенну и Мурцхисонова родитељска тела вероватно настала у хемијски различитим регионима Сунчевог система.
Нова питања о молекулима огледала
Студија је такође открила загонетан резултат. Аминокиселине постоје у два облика огледала, слично левој и десној руци. Научници су раније очекивали да ови упарени облици деле исти изотопски потпис.
У Беннуовим узорцима, међутим, две верзије глутаминске киселине у огледалу садрже драматично различите вредности азота. Зашто би хемијски идентични облици огледала приказивали тако различите азотне потписе још увек је непознато, а истраживачи планирају да даље истраже.
„Сада имамо више питања него одговора“, рекао је Бачински. „Надамо се да можемо да наставимо да анализирамо низ различитих метеорита како бисмо погледали њихове аминокиселине. Желимо да знамо да ли и даље изгледају као Мурчисон и Бену, или можда постоји још више разноликости у условима и путевима који могу да створе градивне блокове живота.“
Остали коаутори Пенн Стате-а су Мила Матнеи, докторант геонаука; Кристофер Хаус, професор геонаука; и Кетрин Фриман, професор геонаука Универзитета Еван Пју у Пен Стејту.
Други аутори у раду су Даниелле Симкус и Ханнах МцЛаин из Центра за истраживање и истраживање свемирске науке и технологије (ЦРЕССТ) у НАСА-ином центру за свемирске летове Годард у Греенбелту, Мериленд; Џејсон П. Дворкин, Данијел П. Главин и Џејми Е. Елсила из НАСА Годардовог Одељења за истраживање соларног система; и Харолд Ц. Цоннолли Јр. са Универзитета Рован, Америчког музеја природне историје и Лунарне и планетарне лабораторије на Универзитету у Аризони, и Данте С. Лауретта из Лунарне и планетарне лабораторије на Универзитету у Аризони.
