Жизнь на Земле могла зародиться не в океане — а в облаке звёздной пыли: учёные нашли доказательства

Учёные всё ближе к разгадке тайны появления жизни на Земле. Новое исследование, опубликованное в Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, показывает, что аминокислоты — фундаментальные строительные блоки белков — могли прибыть к нам из космоса, спрятанные в частицах межзвёздной пыли. Эти микроскопические носители, по мнению авторов работы, сыграли ключевую роль в зарождении земной биосферы.

Следы жизни из глубин космоса

Аминокислоты, такие как глицин и аланин, лежат в основе белков и ферментов — молекул, управляющих всеми процессами в живых организмах. Учёные давно спорят, где именно они возникли: на молодой Земле или в холодных недрах космоса. Теперь команда исследователей из центра I11 под руководством Стивена Томпсона и Сары Дэй предложила убедительное подтверждение космического происхождения этих соединений.

Чтобы проверить гипотезу, учёные синтезировали мельчайшие частицы аморфного силиката магния — минерала, который составляет основу межзвёздной пыли, — и нанесли на них аминокислоты: глицин, аланин, а также глутаминовую и аспарагиновую кислоты. Затем они нагревали образцы, имитируя условия, в которых частицы пыли двигались по ранней Солнечной системе.

Когда химия встречается с космосом

Для наблюдений использовались два передовых метода: инфракрасная спектроскопия и синхротронная рентгеновская порошковая дифракция. Они позволили отследить, как аминокислоты реагируют на повышение температуры и взаимодействие с минералом.

Результаты оказались поразительными: только глицин и аланин смогли прочно закрепиться на поверхности силикатных частиц. При этом аланин сохранял устойчивость даже при температурах, значительно превышающих точку его плавления, что говорит о высокой стабильности молекулы.

Учёные также обнаружили, что две зеркальные формы аланина — L- и D-аланин - вели себя по-разному: первая форма проявляла большую реакционную активность. Это открытие может объяснить, почему на Земле преобладают L-аминокислоты, тогда как их зеркальные "двойники" почти не встречаются в природе.

Как поверхность пыли выбирает жизнь

Для уточнения эксперимента исследователи подготовили две партии силиката: одну обработали термически, чтобы удалить водород с поверхности, а вторую оставили без изменений. Это позволило создать частицы с разными свойствами поверхности. Как выяснилось, такие различия напрямую влияли на то, при каких температурах аминокислоты начинали терять связь с минералом.

Эти, казалось бы, тонкие отличия могли иметь решающее значение миллиарды лет назад. Именно от свойств поверхности пылевых зёрен зависело, какие аминокислоты выживут при нагревании, а какие исчезнут в космическом пространстве. Так родилась идея о "механизме астроминералогического отбора" - естественном фильтре, определяющем, какие молекулы смогут добраться до планет.

Как космическая пыль добралась до Земли

В межзвёздных облаках аминокислоты формируются в ледяных оболочках, покрывающих частицы пыли. Когда эти пылинки приближаются к Солнцу и пересекают так называемую снеговую линию - границу, за которой лёд начинает испаряться, — органические вещества освобождаются и оседают на минералах. Так формируются устойчивые комплексы "аминокислота + силикат", способные пережить путешествие сквозь пространство и атмосферу планеты.

На ранней Земле такие частицы могли стать основным источником органического углерода. В то время — между 4,4 и 3,4 миллиардами лет назад — планета уже остывала, образовывались океаны и кора, и каждая пылинка, несущая органику, могла сыграть свою роль в появлении жизни.

Сравнение: возможные источники аминокислот

Ошибка → Последствие → Альтернатива

• Ошибка: предполагать, что аминокислоты формировались только в земных условиях.
• Последствие: недооценка роли космоса в химической эволюции планеты.
• Альтернатива: учитывать вклад межзвёздной пыли как ключевого механизма доставки органики.

А что если жизнь — не уникальна?

Если аминокислоты действительно образуются и закрепляются на пылинках повсеместно, значит, условия для зарождения жизни могут существовать и в других планетных системах. Такой вывод делает Землю не исключением, а одной из множества возможных "жизнеприемных" миров. Это также объясняет, почему органические соединения обнаруживаются на астероидах, спутниках Юпитера и Сатурна и даже в далеких межзвёздных облаках.

Плюсы и минусы гипотезы космического происхождения аминокислот

FAQ

Какие аминокислоты участвовали в эксперименте?
Глицин, аланин, аспарагиновая и глутаминовая кислоты — соединения, которые встречаются во всех живых организмах Земли.

Почему именно аланин оказался устойчивее?
Он образует кристаллическую решётку, которая защищает молекулу от разрушения при нагревании, что делает его идеальным "пассажиром" на космической пыли.

Как космическая пыль могла попасть на Землю?
Потоки микрометеоритов и межзвёздных частиц постоянно пересекали орбиту планеты. Во времена ранней Солнечной системы их приток был особенно интенсивным.

Мифы и правда

Миф: все аминокислоты возникли только на Земле.
Правда: космическая пыль могла доставить значительную часть органики ещё до формирования океанов.

Миф: космос слишком враждебен для сохранения молекул.
Правда: в пылевых зёрнах и ледяных мантиях аминокислоты защищены от радиации и экстремальных температур.

Миф: кометы — единственный источник внеземной органики.
Правда: микроскопические частицы пыли могли сыграть не меньшую роль.

Три факта, которые стоит знать

1. Антарктические микрометеориты содержат до 80% органического вещества, включая аминокислоты.
2. В образцах с комет Wild 2 и 67P/Чурюмова-Герасименко также найдены следы глицина.
3. Современные лаборатории, такие как Diamond Light Source, позволяют воспроизводить условия ранней Солнечной системы с высокой точностью.

Исторический контекст

• 1953 год: эксперимент Миллера — Юри впервые показал возможность синтеза аминокислот на Земле.
• 2006 год: миссия Stardust доставила образцы кометы Wild 2 с органическими соединениями.
• 2020-е годы: появились данные о значительном содержании органики в межзвёздной пыли.
• 2025 год: исследование Томпсона и Дэй предложило механизм астроминералогического отбора — возможный ключ к пониманию происхождения жизни.

Исследование добавило новый штрих в картину возникновения биосферы: частицы межзвёздной пыли не просто переносили молекулы, а активно определяли, какие из них смогут выжить и достичь Земли. Возможно, именно в их микроскопических структурах началась история всей земной жизни.