Yksi elämän rakennuspalikoista voi muodostua itse syvän avaruuden ankarassa ympäristössä. Tähtiä ei vaadita
Tähdet ovat monella tapaa luomisen moottoreita. Niiden energia ohjaa koko joukkoa elämälle välttämättömiä prosesseja. Tiedemiehet ajattelivat, että tähtien säteilyä tarvitaan sellaisten yhdisteiden kuin glysiinin kaltaisten yhdisteiden luomiseen, joka on yksi elämän rakennuspalikoista.
Mutta uusi tutkimus on osoittanut, että komeetoissa havaittu glysiini muodostui syvässä tähtienvälisessä avaruudessa, kun tähtienergiaa ei ollut.
Mitkä luonnolliset prosessit synnyttivät rakennuspalikoita, jotka synnyttivät elämän? Tämä kysymys saa aikaan paljon tutkimusta. Tiedämme, että aminohapot, kuten glysiini, ovat välttämättömiä elämälle, mutta tutkijoilla ei ole täydellistä ymmärrystä näiden rakennuspalikoiden muodostumisesta.
Noin 500 tunnetusta aminohaposta glysiini on niistä yksinkertaisin ja yksi geneettisen koodin 20 aminohaposta. Se ei ole yksi välttämättömistä aminohapoista, koska se voi syntetisoitua ihmiskehossa.
Tiedemiehet ovat löytäneet glysiiniä esimerkiksi komeetan 67P/Churyumov-Gerasimenko koomasta ja Wild-2:sta. Ja viime vuosina tutkijat ovat havainneet muita monimutkaisia orgaanisia molekyylejä (COM) meteoriiteista. Mutta ymmärryksemme monimutkaisten molekyylisten rakennuspalikoiden muodostumisesta on kaukana täydellisestä. Ja ilman tätä ymmärrystä emme koskaan ymmärrä, kuinka elämä sai alkunsa täällä maan päällä.
Tutkijat havaitsivat glysiinin komeetan 67P/Churyumov-Gerasimenko koomassa. Tässä kuvassa Rosettan tieteellinen kamera OSIRIS näyttää tarkkaan määritellyn suihkun kaltaisen piirteen äkillisen ilmaantumisen komeetan kaulan puolelta Anuketin alueella. Kuvan luotto: ESA/Rosetta/OSIRIS
Komeettoja pidetään ikivanhoina esineinä. Ne muodostuivat suoraan aurinkosumusta, kun planeetat ja aurinko olivat muodostumassa. Glysiinin löytäminen komeetoista tarkoittaa, että sitä voidaan tuottaa ilman suoraa tähtienergian syöttämistä. Tämä vaikuttaa siihen, kuinka laajalle levinnyt tämä yksinkertaisin rakennuspalikka voi olla, ja mahdollisesti elämän syntymisen todennäköisyyteen.
Glysiinin luomista ilman energiaa tähdestä kutsutaan 'pimeäksi kemiaksi'. Nyt tutkijaryhmä on tehnyt laboratoriosimulaatioita tummien tähtienvälisten pilvien sisältä. Nämä simulaatiot tuottivat metyyliamiinia, glysiinin esiasteen, ja osoittivat sitten, että glysiini itse voi muodostua.
'Pimeä kemia tarkoittaa kemiaa ilman energistä säteilyä', sanoo Sergio Ioppolo Lontoon Queen Mary -yliopistosta. Ioppolo on tällä viikolla julkaistun uuden artikkelin johtava kirjoittajaLuonnon tähtitiede. Artikkelin otsikko on ' Ei-energeettinen mekanismi glysiinin muodostumiseen tähtienvälisessä väliaineessa .'
”Olemme laboratoriossa simuloineet olosuhteita tummissa tähtienvälisissä pilvissä: 10-20 K (-263 C - -253 C) kylmät pölyhiukkaset peittyvät ohuilla kerroksilla runsaasti jäätä – jäätynyttä CO, NH3, CH4 ja H2O – ja myöhemmin prosessoidaan iskemällä atomeihin, mikä saa esiastelajit fragmentoitumaan ja reaktiiviset välituotteet rekombinoitumaan”, pääkirjailija Ioppolo sanoi Lehdistötiedote .
Taiteilijan vaikutelma glysiinimolekyylistä yhdessä tummien tähtienvälisten pilvien kanssa laboratoriossa. (c) Harold Linnartz
Glysiinin esiaste metyyliamiini havaittiin komeetan 67P koomassa yhdessä glysiinin kanssa. Toinen glysiinin esiaste, etyyliamiini, havaittiin myös. Vuoden 2019 lehden otsikossa ' Hajautunut glysiini komeetassa 67P/Churyumov-Gerasimenko Tutkijat päättelivät, että havaittu glysiini oli todennäköisesti peräisin 'vesijäähän upotetuista glysiinimolekyyleistä, jotka vapautuvat tämän jään sublimaatiosta pölyhiukkasista, jotka irtoavat ytimestä'. Tämän uuden tutkimuksen laboratorioprosessissa vesijää oli välttämätöntä glysiinin mahdolliselle muodostumiselle.
Pääasiallinen poiminta tästä tutkimuksesta on, että glysiini, elämän perusrakennusaine ja yksinkertaisin aminohappo, on läsnä planeettojen muodostuessa upotettuna komeettojen alkujäähän.
'Tämän työn tärkeä johtopäätös on, että molekyylit, joita pidetään elämän rakennuspalikoina, muodostuvat jo vaiheessa, joka on paljon ennen tähtien ja planeettojen muodostumisen alkamista', sanoo tutkimuksen toinen kirjoittaja Harold Linnartz, Astrofysiikan laboratorion johtaja. Leidenin observatorio. 'Näin varhainen glysiinin muodostuminen tähtiä muodostavien alueiden kehityksessä tarkoittaa, että tätä aminohappoa voi muodostua yleisemmin avaruudessa ja se säilyy suurimmassa osassa jäätä ennen sen sisällyttämistä komeetoihin ja planetesimaaleihin, jotka muodostavat materiaalin, josta lopulta planeetat muodostuvat. on tehty.'
Tämä tutkimuksen luku vertaa sen tuloksia aikaisempaan tutkimukseen. Uudet tulokset osoittavat, että glysiiniä voi muodostua vesipitoisille, tähtiä edeltäville jääjykeille, eikä se vaadi lämpöä tai UV-energiaa. Kuvan luotto: Ioppolo et al, 2020.
Tämä on selvästi erilainen tulos kuin joissakin aiemmissa tutkimuksissa. Aikaisempi työ osoitti, että UV-säteily oli välttämätöntä glysiinin muodostumiselle.
Yksi näiden laboratoriosimulaatioiden vahvuuksista on, että ne voivat tiivistää aikaa. Yksi päivä laboratoriotyötä voi toimia miljoonien vuosien ajan kylmässä, tummassa tähtienvälisessä pilvessä. 'Tästä huomaamme, että pieniä, mutta merkittäviä määriä glysiiniä voi muodostua avaruudessa ajan myötä', sanoi toinen kirjoittaja Herma Cuppen (Radboud University, Nijmegen), joka oli vastuussa joistakin mallinnustutkimuksista, jotka esiteltiinLuonnon tähtitiedejulkaisu.
Glysiini on todellinen rakennuspalikka. Se voi johtaa monimutkaisempien molekyylien muodostumiseen, mikä tarkoittaa, että myös ne voivat muodostua pimeän kemian kautta.
'Kun se on muodostunut, glysiinistä voi tulla myös muiden monimutkaisten orgaanisten molekyylien esiaste', Sergio Ioppolo päättää. 'Samalla mekanismilla voidaan periaatteessa lisätä muita funktionaalisia ryhmiä glysiinin runkoon, mikä johtaa muiden aminohappojen, kuten alaniinin ja seriinin, muodostumiseen tummissa pilvissä avaruudessa.'
Murchisonin meteoriitti putosi Maahan Australiassa vuonna 1969. Se sisälsi 15 aminohappoa, mukaan lukien glysiinin. Kuvan luotto: Käyttäjä: Basilicofresco – Johdannainen työ kuvasta: Murchison meteorite.jpg, CC BY-SA 3.0, https://commons.wikimedia.org/w/index.php?curid=4301968
Tutkijoiden ryhmä tiivistää työssään: 'Glysiinin varhainen muodostuminen tähtienmuodostusalueiden kehityksessä tarkoittaa, että glysiiniä voi muodostua yleisemmin avaruudessa ja se voi säilyä suurimmassa osassa napajäätä ennen sisällyttämistä meteoriitteihin ja komeetat planeettojen muodostumisen aikana vastasyntyneitä tähtiä ympäröivissä protoplanetaarisissa levyissä. Kun prestellaarinen glysiini on muodostunut, siitä voi tulla myös monimutkaisempien molekyylien esiastelaji 'energeettisten' ja 'ei-energeettisten' pintareaktioreittien avulla.
Se tosiasia, että glysiiniä voi muodostua tähtienvälisen avaruuden kylmässä pimeydessä ennen planeetan ja tähden välistä vuorovaikutusta, voi merkittävästi muuttaa käsitystämme elämän syntymisestä. Tämä tutkimus osoittaa, kuinka ensisijaisia rakennuspalikoita luodaan helposti epätodennäköisiin paikkoihin. Sen jälkeen kun ne oli luotu alkukehoissa, kuten komeetoissa, ne toimitettiin lopulta planeetoille, kuten Maa.
'Johtopäätös on, että glysiinin ja mahdollisesti muiden elämän rakennuspalikoiden odotetaan olevan läsnä ainakin kiinteässä faasissa monissa tähtienmuodostusympäristöissä, mukaan lukien aurinkotyyppisten järjestelmien muodostumisen kylmimmät ja varhaisimmat vaiheet', kirjoittajat kirjoittavat.