Строительные блоки жизни на основе РНК находятся в центре нашей галактики

Нитрилы, класс органических молекул с цианогруппой – то есть атомом углерода, связанным тройной ненасыщенной связью с атомом азота – обычно токсичны. Но, как это ни парадоксально, они также являются ключевым предшественником молекул, необходимых для жизни, таких как рибонуклеотиды, состоящие из нуклеобаз или "букв" A, U, C и G, соединенных с рибозой и фосфатной группой, которые вместе составляют РНК.

Теперь международная группа исследователей показывает, что широкий спектр нитрилов встречается в межзвездном пространстве в молекулярном облаке G+0,693-0,027, недалеко от центра Млечного Пути.

Доктор Виктор М. Ривилля, первый автор нового исследования, опубликованного в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences, сказал: «Здесь мы показываем, что химия, находящаяся в межзвездной среде, способна эффективно образовывать множество нитрилов, являющихся ключевыми молекулярными предшественниками сценария "мира РНК"».

Возможен "только РНК" мир

Согласно этому сценарию, жизнь на Земле изначально была основана только на РНК, а ДНК и белковые ферменты развились позже. РНК может выполнять обе свои функции: хранить и копировать информацию как ДНК и катализировать реакции, как ферменты. Согласно теории "мира РНК", нитрилы и другие строительные блоки для жизни не обязательно должны возникнуть на самой Земле. Они также могли возникнуть в космосе и "попасть" на молодую Землю внутри метеоритов и комет в период "поздней тяжелой бомбардировки" между 4,1 и 3,8 миллиардами лет назад. В подтверждение этому внутри современных комет и метеоритов были обнаружены нитрилы и другие предшественники молекул нуклеотидов, липидов и аминокислот.

Но откуда могли в космосе взяться эти молекулы? Основными кандидатами являются молекулярные облака, плотные и холодные области межзвездной среды, пригодные для образования сложных молекул. Например, молекулярное облако G+0,693-0,027 имеет температуру около 100 Кельвинов, ее размер составляет около трех световых лет в поперечнике, а масса примерно в тысячу раз больше массы нашего Солнца. Нет никаких доказательств того, что сейчас внутри G+0.693-0.027 формируются звезды, хотя ученые подозревают, что в будущем она может превратиться в звездный питомник.

«Химический состав G+0.693-0.027 похож на химический состав других звездообразующих регионов в нашей галактике, а также на химический состав объектов Солнечной системы, таких как кометы. Это означает, что его изучение может дать нам важные сведения о химических ингредиентах, доступных в туманности, которая дала начало нашей планетарной системе», - пояснил Ривилля.

Изучение электромагнитных спектров

Для изучения электромагнитных спектров G+0.693-0.027, Ривилла и его коллеги использовали два телескопа в Испании. Они обнаружили нитрилы цианоаллен (CH2CCHCN), пропаргил цианид (HCCCH2CN) и цианопропин, которые еще не были найдены в G+0.693-0.027, хотя о них сообщалось в 2019 году в темном облаке TMC-1 в созвездиях Тельца и Ауриги, молекулярном облаке с совсем другими условиями, чем G+0.693-0.027.

Ривилля с командой также нашли возможные доказательства появления в G+0.693-0.027 цианоформальдегида (HCOCN) и гликолонитрила (HOCH2CN). Цианоформальдегид был впервые обнаружен в молекулярных облаках TMC-1 и Sgr B2 в созвездии Стрельца, а гликолонитрил – в солнцеподобной протозвезде IRAS16293-2422 B в созвездии Офиуха.

Другие недавние исследования также сообщили о других предшественниках РНК внутри G+0.693-0.027, такие как гликольальдегид (HCOCH2OH), мочевина (NH2CONH2), гидроксиламин (NH2OH) и 1,2-этендиол (C2H4O2), подтверждая, что межзвездная химия способна Ингредиенты для "мира РНК".

Нитрилы входят в наиболее распространенные химические семейства в космосе

Автор последнего исследования доктор Мигель Рекена-Торрес сказал: «Благодаря нашим наблюдениям за последние несколько лет, включая нынешние результаты, мы теперь знаем, что нитрилы являются одним из самых распространенных химических семейств во Вселенной. Мы обнаружили их в молекулярных облаках в центре нашей галактики, протозвездах разной массы, метеоритах и кометах, а также в атмосфере Титана, наибольшей луне Сатурна».

Второй автор работы доктор Изаскун Хименес-Серра смотрит впереди: «На сегодняшний день мы обнаружили несколько простых предшественников рибонуклеотидов - строительных блоков РНК. Но есть еще недостающие ключевые молекулы, которые трудно обнаружить. Например, мы знаем, что для зарождения жизни на Земле, вероятно, требовались и другие молекулы, такие как липиды, ответственные за формирование первых клеток. Поэтому мы также должны сосредоточиться на понимании того, как липиды могли образоваться из более простых предшественников, доступных в межзвездной среде».

По материалам: amze.medium.com

Фото сверху: галактический центр, в инфракрасном (NASA/JPL-Caltech/S. Stolovy, Spitzer Science Center/Caltech).