Elementele chimice complexe, considerate a fi precursoarele moleculelor biologice, se pot forma în mod spontan în spațiul interstelar, conform unui experiment de laborator care deschide noi perspective cu privire la originile vieții în Univers, transmite joi Live Science.
În prezența radiațiilor ionizante, aminoacizii – cele mai simple unități ale proteinelor, se cuplează formând legături peptidice, ceea ce reprezintă primul pas în sinteza unor molecule biologice mai complexe, așa cum sunt enzimele și proteinele celulare, conform noului studiu publicat la 20 ianuarie în jurnalul Nature Astronomy.
Acest studiu demonstrează posibilitatea unui nou scenariu pentru apariția vieții pe Pământ și îi poate ghida pe oamenii de știință să caute viață extraterestră, conform autorilor.
Conform teoriei actuale, primele forme de viață au apărut dintr-un amestec complex de molecule prebiotice, ce includea aminoacizi, zaharuri simple și ARN. Modul în care s-au format aceste ingrediente de bază rămâne însă un mister. Una dintre ipoteze susține că o parte dintre aceste ingrediente primare ar fi avut originea în spațiu și ar fi ajuns pe Pământ în urma impacturilor cu meteoriți, conform lui Alfred Hopkinson, coordonatorul studiului și cercetător postdoctoral la Departamentul de Fizică și Astronomie al Universității daneze din Aarhus.
Glicina, cel mai simplu aminoacid, este un exemplu detectat în numeroase probe provenite de la comete și meteoriți în ultimii 50 de ani, inclusiv probe de praf prelevate de pe asteroidul Bennu în timpul recentei misiuni OSIRIS-REx a NASA. Unități dipeptidice mai complexe, care se formează atunci când doi aminoacizi se leagă prin eliberarea de apă, nu au fost încă identificate în aceste corpuri extraterestre, dar condițiile intens ionizante ale spațiului interstelar dau naștere unei chimii neobișnuite și ar putea promova teoretic formarea acestor molecule mai mari.
”Dacă aminoacizii s-ar putea uni în spațiu și ar putea ajunge la următorul nivel de complexitate (dipeptide), atunci când acestea sunt livrate pe o suprafață planetară, există un punct de plecare (…) pentru a forma viața”, a declarat Hopkinson pentru Live Science. ”Este o teorie foarte interesantă și am vrut să vedem care este limita de complexitate pe care aceste molecule ar putea-o forma în spațiu?”.
Echipa, condusă de astrofizicianul Sergio Ioppolo de la Universitatea Aarhus, a căutat, prin urmare, să reproducă condițiile spațiului cosmic cât mai fidel posibil. Folosind instalația ciclotronică HUN-REN Atomki din Ungaria, cercetătorii au bombardat cristale de gheață acoperite cu glicină cu protoni de înaltă energie la 20 kelvini (minus 423,67 grade Fahrenheit sau minus 253,15 grade Celsius) și o presiune de 10 la puterea -9 milibari, pentru a simula cât mai fidel condițiile spațiului. Apoi, folosind spectroscopia în infraroșu și spectrometria de masă – metode de identificare a tipurilor de legături prezente și, respectiv, a masei moleculare – cercetătorii au analizat produșii de reacție pe măsură ce se formau.
În principal, însă, au folosit o serie de marcaje cu deuteriu – atomi de hidrogen mai grei care produc un semnal diferit în timpul analizei spectroscopice – pentru a urmări exact cum interacționau moleculele de glicină.
Experimentul lor marcat a confirmat rapid ipoteza lor inițială: moleculele de glicină au reacționat împreună în prezența radiațiilor pentru a forma o dipeptidă numită glicilglicină, dovedind astfel că se pot forma spontan în spațiu chiar și compuși mai complecși, care conțin legături peptidice.
Dar dipeptidele nu au fost singura moleculă organică complexă generată în aceste condiții. Un semnal surprinzător de complex a fost identificat provizoriu ca fiind N-formilglicinamidă, o subunitate a uneia dintre enzimele implicate în producerea elementelor constitutive ale ADN-ului și, prin urmare, un alt actor cheie în chimia originii vieții.
”Dacă se produce o gamă atât de vastă de tipuri diferite de molecule organice, acest lucru ar putea avea un impact asupra originii vieții în moduri la care nu ne-am gândit”, a spus Hopkinson. ”Este interesant să discutăm cu alți cercetători – să zicem, cu oameni din lumea ARN – și să vedem cum ar putea schimba acest lucru imaginea lor despre Pământul timpuriu”.
În continuare, însă, echipa investighează dacă același proces are loc și pentru alți aminoacizi formatori de proteine din mediul interstelar, ceea ce ar putea deschide posibilitatea formării unor peptide mai diverse și complexe, cu proprietăți chimice contrastante.
