Ученые из Университета Глазго и Университета штата Аризона создали способ выявления жизни на планетах за пределами Солнечной системы. Метод, основанный на молекулярной сборке, дает возможность количественно оценивать сложность молекул. В перспективе его можно будет применять в космических экспедициях для поиска жизни в других частях Вселенной.
Пока что наши исследования не дали ответов на вопрос о существовании жизни за пределами нашей планеты. Жизнь — это сложный процесс, где взаимодействуют и переплетаются бесчисленные факторы. Молекулы, определяющие живые существа на других планетах, могут отличаться от тех, что мы наблюдаем на Земле. Это осложняет определение «жизни» в том виде, который нам знаком.
Ученые получили новый инструмент для определения молекулярных биосигнатур, что позволит им искать жизнь во Вселенной независимо от её форм. В журнале Nature Communications группа исследователей описывает универсальный метод обнаружения жизни, который можно легко установить на космическом зонде для поиска жизни за пределами Земли.
Молекулярная сборка
Исследование основывается на теории молекулярной сборки, созданной группой учёных из Университета Глазго при участии группы из Университета штата Аризона под руководством Ли Кронина.
Цель — измерить сложность молекул. Жизнь создает сложные и невероятные молекулы. «— заявляет Калеб Шарф, директор астробиологии Колумбийского университета». Суть заключается в определении этой невероятности. Теория сборки может определить молекулы как биосигнатуры или нет, применяя известные правила химических связей между молекулами.
Число молекулярной сборки MA
Ученые создали алгоритм, дающий молекулам баллы сложности. Такой показатель назвали молекулярным сборочным числом (MA) и рассчитали на основе количества связей, требуемых для создания молекулы. Следовательно, крупные биогенные молекулы должны иметь более высокое MA, чем мелкие или крупные, но небиологические молекулы.
Данный алгоритм — первая попытка экспериментальной оценки сложности молекул. Благодаря своей мощности его можно испытать в лабораторных условиях и на приборах будущих космических миссий. Метод, заложенный в основу алгоритма, позволит создавать инструменты для обнаружения жизни, способные выявлять биосигнатуры на экзопланетах.
Сара Имари Уокер, соавтор исследования из школы земных и космических исследований ASU, заявляет:
Этот метод позволяет определить живое существо без предварительной информации о его биохимии. Его можно применять для поиска внеземной жизни в будущих миссиях НАСА, открывая совершенно новый подход к пониманию природы жизни во Вселенной и её происхождения из неживых веществ.
Из 2,5 миллионов рассчитанных учёными значений энергии Ма для молекул разного состава выделяется шестнадцать.
Проведенные эксперименты
Исследователи присвоили номер MA новому методу в базе данных с примерно 2,5 миллионами молекул. Сотрудничество с НАСА, ASU и командой Глазго показало, что система функционирует с образцами со всего земного шара и внеземными образцами. Включали образцы метеорита Мерчисон и озерные отложения с окаменелостями голоцена (30 000 лет назад) и среднего миоцена (14 миллионов лет назад).
В случае фосфина, обнаруженного на ВенереПредполагая этот признак микробиальной жизни в атмосфере, молекула обладает минимальным возможным числом MA, равным единице. Это значит, что она не может являться биосигнатурой без дополнительных факторов.
Жизнь порождает множество молекулярных комплексов.
Методом молекулярной сборки ученые доказали, что только живые системы способны создавать молекулы с большим числом МА. Существует предел для числа МА, за которым жизнь становится необходима для производства молекулы. Таким образом, можно разделить живые и неживые системы по способности собирать очень сложные молекулярные структуры.
Открытие внеземной жизни и изучение химических процессов на других планетах.
Молекулярная сборка — особенно эффективный инструмент. С её помощью можно не только обнаружить присутствие внеземной жизни в Солнечной системе или на экзопланетах, но и количественно оценить влияние жизни на химические системы, получая реальные экспериментальные измерения.
«Считаем, что это даст возможность совершенно иначе взглянуть на возникновение живых организмов на Земле и других планетах. Возможно, позволит даже выявлять жизнь в лабораториях. — Говорит Коул Матис, постдокторант из Университета Глазго. Понимание механизмов самоорганизации живых систем и синтеза сложных молекул позволит создавать новые лекарства и материалы. «.
Полный текст исследования доступен для просмотра. .