Naukowcy odblokowują elementy składowe życia na Ziemi, odtwarzając złożone cząsteczki.
Spośród wszystkich pytań zadawanych na temat kosmosu w ciągu ostatnich kilku tysięcy lat, niedawna publikacja jednego z badaczy wyróżnia się: „Czy przestrzeń jest słodka czy kwaśna?”
Astrochemik Ryan Fortenberry, profesor chemii i biochemii na Uniwersytecie Mississippi, współpracował z Ralfem Kaiserem z Uniwersytetu Hawajskiego w Mānoa, aby zbadać powstawanie cukru prostego kwas w warunkach kosmicznych. Cząsteczka ta, kwas glicerynowy, jest uważana za „cegiełkę” życia. Dziennik Wiadomości z fizyki niedawno opublikowali swoje badania.
„To fundamentalne pytanie o to, skąd bierze się życie” – stwierdził Fortenberry. „Skąd przyszliśmy?”
„Odkrycie tej cząsteczki (…) mówi nam, jak możemy przejść od powstania atomów w jądrze gwiazd do złożonych biomolekuł, które pozwalają nam kontemplować sam wszechświat”.
Kwas glicerynowy jest jednym z najprostszych kwasów cukrowych i odgrywa kluczową rolę w metabolizmie organizmów żywych na Ziemi. Chociaż kwasy, takie jak ocet, są zwykle kwaśne, a cukry słodkie, kwas glicerynowy może być jednym i drugim, w zależności od stanu, powiedział Fortenberry.
Wypełnianie luki w naszym rozumieniu
Niezależnie od tego, jak cząsteczka smakuje, jej powstawanie wypełnia ważną lukę w naszym rozumieniu pochodzenia życia, powiedział Fortenberry. Różnica występuje pomiędzy małymi cząsteczkami – takimi jak te badane w chemii prebiotycznej – badaniu reakcji chemicznych poprzedzających inteligentne życie i mających od 4 do 14 atomów – a dużymi cząsteczkami, które mogą mieć do 4000 atomów.
„W astrochemii istnieje duży rozdźwięk pomiędzy tym, co nazywamy chemią prebiotyczną a biochemią” – powiedział. „Z biochemii wiemy, że jeśli uda nam się wytworzyć te małe biocząsteczki, te małe cząsteczki prebiotyczne, połączą się one w duże substancje biochemiczne”.
I tu właśnie wkracza kwas glicerynowy. Jest to jedna z substancji chemicznych pośrednich – ani duża, ani mała – która pokazuje, że cząsteczki prebiotyczne mogą łączyć się, tworząc substancje biochemiczne – powiedział.
„To tak, jakby cząsteczki prebiotyczne to patyki, liście i szyszki, a cząsteczki biochemiczne to drzewo” – powiedział. „Mamy kawałki. Jak łączymy elementy?
„Kontynuując analogię, ta cząsteczka jest gałęzią. Ma liście. Ma patyki. Są na nim szyszki. To nie jest drzewo, ale gałąź, z której możemy wziąć gałęzie, złożyć je i stworzyć drzewo.
Kwas glicerynowy w kosmosie: krok w kierunku zrozumienia pochodzenia życia
Zrozumienie, że kwas glicerynowy może tworzyć się w przestrzeni kosmicznej, jest kluczem do rozwikłania tajemnicy pochodzenia życia na Ziemi – powiedział. Jeśli kwas glicerynowy może tworzyć się w obłokach gazu w przestrzeni kosmicznej – na przykład w Strzelcu B2, dużym obłoku w centrum ziemskiej galaktyki – wówczas cząsteczki niezbędne do życia mogą być w przestrzeni bardziej powszechne, niż wcześniej sądzono.
„Badanie sugeruje, że cząsteczki takie jak kwas glicerynowy mogły zostać zsyntetyzowane w obłokach molekularnych i prawdopodobnie w obszarach gwiazdotwórczych przed dostarczeniem ich na Ziemię przez komety lub meteoryty, przyczyniając się w ten sposób do powstania elementów budulcowych życia” – powiedział Kaiser. „Zrozumienie, w jaki sposób te cząsteczki tworzą się w przestrzeni, ma kluczowe znaczenie dla odkrycia tajemnic pochodzenia życia”.
Może to oznaczać, że warunki formowania życia na Ziemi nie są anomalią, ale bardziej prawdopodobną niż wcześniej sądzono.
„Każdy atom w naszym ciele, co nie jest wodorem – każdy pojedynczy atom w twoim ciele, moim, tym stole, na całej planecie – wszystko, co nie jest wodorem w pewnym momencie w ciągu ostatnich 13 miliardów lat, powstało w gwieździe” – powiedział. „Te atomy stały się cząsteczkami i nie wiemy dokładnie, jak to się dzieje, ale ostatecznie utworzyły duże cząsteczki.
„Te cząsteczki utworzyły komórki, te komórki utworzyły tkanki, a te tkanki stworzyły narządy, a te narządy stworzyły organizmy. Ta cząsteczka (kwas glicerynowy) ma znaczenie, ponieważ jest jednym z etapów drabiny.”
Odniesienie: „Ist der Weltraum süß oder sauer?” Jia Wang, Joshua H. Marks, Ralf I. Kaiser i Ryan C. Fortenberry, 1 lipca 2024 r., Physik w unserer Zeit.
DOI: 10.1002/piuz.202470404
