Астробиолог: инопланетная жизнь может развиваться не так, как на Земле

Жизнь на других планетах может быть основана на химических реакциях, которые отличаются от тех, что есть на Земле. Об этом в четверг, 28 сентября, рассказал биолог-эволюционист из Университета Висконсин-Мэдисон Бетюль Качар (Betül Kaçar).

Новое исследование показало, что самоподдерживающиеся химические реакции радикально отличаются от жизни, какой мы ее знаем. Подобные процессы могут существовать на других планетах, и они могут быть основаны на множестве элементов, а не только на углероде, на котором основана жизнь на Земле. Об этом пишет LiveScience.

На нашей планете ответственными за жизнь являются органические соединения. Эти молекулы состоят из углерода и часто включают в себя другие элементы вроде водорода, кислорода, азота, фосфора и серы. Однако ученые уже давно задаются вопросом, может ли инопланетная жизнь развиваться на основе совершенно иной химии. Например, основой для иной биологии может быть кремний.

«Важно изучить эти возможности, чтобы у нас было представление о том, как могут выглядеть все формы жизни, а не только земная жизнь», – заявил Качар.

Вид химического взаимодействия, который является ключевым для жизни на Земле, называется «автокатализом». Автокаталитические реакции являются самоподдерживающимися. То есть они могут производить молекулы, которые способствуют повторению той же реакции (появлению новых молекул).

В новом исследовании ученые искали автокатализ вне органических соединений. Они пришли к выводу, что этот процесс может способствовать абиогенезу – возникновению жизни из безжизненности.

Ученые сосредоточились на так называемых циклах «сопропорционирования», которые могут генерировать несколько копий молекулы. Их можно использовать в качестве исходных материалов, чтобы помочь повторению этих циклов. Это, в свою очередь, приведет к автокатализу. В конечном итоге исследователи обнаружили 270 различных циклов автокаталитических реакций.

«Автокатализ, возможно, не такая уж редкость. Он может быть общей чертой многих различных сред, даже тех, которые сильно отличаются от Земли», – сказал Качар.

Сообщается, что в большинстве из 270 циклов не использовались органические соединения. Некоторые из них были основаны на элементах, которые отсутствуют или редко встречаются на Земле. Например, это может быть ртуть или радиоактивный металл торий. Ряд циклов, вероятно, происходит только при чрезвычайно высоких или низких температурах или давлении.

Ученые также обнаружили четыре автокаталитических цикла с участием благородных газов, которые лишь изредка вступают в химическую реакцию с другими элементами. Исследователи считают, что если даже относительно инертный газ вроде ксенона может принимать участие в автокатализе, то есть веские основания предполагать, что автокатализ происходит легче в других элементах.

«Считалось, что такого рода реакции очень редки. Мы показываем, что это на самом деле далеко не редкость. Просто нужно искать в правильном месте», – отметил Качар.

Исследователи отметили, что можно объединить несколько циклов, даже если они сильно отличаются друг от друга. Это может привести к самоподдерживающимся химическим реакциям, которые генерируют разнообразный набор молекул, что создает большую сложность.

«Имея под рукой так много базовых рецептов автокатализа, фокус исследований теперь может сместиться на понимание того, как автокатализ посредством сопропорционирования может иметь более выраженные эффекты в формировании химии планеты», – сказал астробиолог.

Исследования могут помочь открыть совершенно новые примеры сложной химии. Они могут работать в условиях, когда циклы, основанные на углероде или кремнии, замерзают или сгорают.

Ученые считают, что подобные работы помогут найти жизнь во Вселенной. Также они позволят понять, как эта жизнь образовывается. Кроме того, исследования имеют и практическое применение. В частности, они нужны для оптимизации химического синтеза и эффективного использования ресурсов и энергии.