Ryugu meteoritų atradimas: visos penkios DNR/RNR bazės

Mintis, kad kosmosas buvo cheminis gyvenimo lopšys, ką tik įgavo įspūdingą patvirtinimą. Maži mineralų grūdai, pargabenti iš asteroido Ryugu, dabar rodo penkias molekulines "raides", kurios sudaro RNR ir DNR. Tai nėra smulkmena. Tai tiesioginis cheminis ryšys tarp ankstyvosios Saulės sistemos ir gyvenimo recepto.

Fragmentai iš Ryugu: raidės, išsaugotos akmenyje

Viduje kumščio dydžio uolienų krūvos randasi molekulės, kurios skaitomos kaip primityvi abėcėlė. Japonų mokslininkai praneša, kad mėginiuose, pargabentuose JAXA misijos Hayabusa2, aptikta adeninas, guaninas, citozinas, timinas ir uracilas. Šios penkios nukleobazės yra azotą turinčios jungtys, kurios, prisijungusios prie cukrų ir fosfatų, formuoja nukleotidus - RNR ir DNR vienetus.

Viena iš šių junginių radimas kosmose yra reikšmingas. Visų penkių radimas viename nepaliestame asteroido mėginyje yra retas atvejis. Tai perkelia diskusiją nuo "ar kosmosas galėjo sukurti gyvenimo ingredientus" prie "greičiausiai tai vyko dažnai".

Kaip penkios nukleobazės sudaro RNR ir DNR. 

Metodai ir kontekstas: kodėl Ryugu svarbus

Hayabusa2 2020 m. pargabeno apie 5,4 gramo Ryugu medžiagos į Žemę. Tai gali skambėti nedaug. Tačiau planetų moksluose kruopščiai išsaugoti gramai yra labai vertingi. Šie grūdai buvo tvarkomi itin švariose laboratorijose. Mokslininkai organines medžiagas ekstrahavosi vandeniu ir švelnia rūgštimi, tada išgrynino ir analizavo ištraukas jautriai masių spektrometrijai ir chromatografijai. Kontrolės buvo griežtos, kad atmestų laboratorinį užterštumą.

Ryugu mėginių mikroskopiniai vaizdai, surinkti iš pirmos ir antros Hayabusa2 nusileidimo vietų. 

Tyrėjų komanda aptiko visas penkias nukleobazes dviejuose atskiruose Ryugu mėginiuose ir panašiomis koncentracijomis. Toks modelis atkartoja rezultatus, rastus kituose kosminiuose akmenyse. 1969 m. nukritęs Murchison meteoritas ir XIX a. užregistruotas Orgueil meteoritas abi turi gausių organinių molekulių, įskaitant nukleobazes. Neseniai NASA mėginių parvežimo misija iš asteroido Bennu 2025 m. taip pat pranešė apie visą rinkinį. Šie nepriklausomi atradimai stiprina aiškinimą: šios jungtys nėra retos keistenybės, o greičiausiai plačiai paplitusios anglies turtinguose asteroiduose.

Ką lemia, kurios bazės susidaro?

Purinų (adeninas ir guaninas) ir pirimidinų (citozinas, timinas, uracilas) pusiausvyrą, regis, lemia vietinė chemija. Amoniakas, ledo kiekis ir paprastų organinių medžiagų buvimas gali pasukti sintezę link vienos ar kitos grupės. Murchison yra palyginti praturtintas purinais. Bennu ir Orgueil parodo stipresnius pirimidinų ženklus. Ryugu dabar prisideda prie duomenų rinkinio ir padeda sukurti niuansuotesnį prebiotinės chemijos kosmose vaizdą.

Spalvotas 162173 Ryugu vaizdas, padarytas JAXA erdvės zondų Hayabusa2 2018 m. 

Ką tai reiškia gyvenimo kilmei

Jei anglies turtingi asteroidai nuolatos gabeno nukleobazes, tuomet Žemė gavo pastovų cheminių medžiagų srautą ankstyvosios istorijos metu. Meteoritų ir mikrometeoritų pristatymas būtų paskleidęs sudėtingą organinių molekulių mišinį po pirminį paviršių ir seklus vandenis. Tos molekulės galėjo maitinti paviršiaus chemines reakcijas, kurios vėliau organizavosi į savireplikuojančias sistemas.

Tai neatsako į klausimą, kaip prasidėjo gyvenimas Žemėje. Tačiau tai keičia, kur brėžiame pradžios liniją. Vietoj to, kad ankstyvoji Žemė sukurtų kiekvieną ingredientą vietoje, ji galėjo maišyti ir derinti komponentus, kurie jau buvo prieinami kosmose. Prebiotinė chemija tampa istorija, apimančia planetas ir mažas kūnų grupes, o ne vien tik mūsų planetą.

Ekspertų įžvalga

"Tai, kas daro Ryugu rezultatus įtikinamus, yra nepaliesto mėginio ėmimo ir kruopštaus laboratorinio darbo derinys," sako dr. Maya Fernández, planetų chemikė Europos tyrimų institute. "Matome nuoseklias chemines temas skirtinguose asteroiduose. Toks vaizdas rodo, kad ankstyvoji Saulės sistema turėjo palankią cheminię terpę gyvenimo statinių susidarymui. Kitas žingsnis yra nustatyti, kaip šios molekulės keičiasi patekusios į planetines aplinkas."

Platesnė išvada liečia misijas ir modelius. Mėginių parvežimo programos, tokios kaip Hayabusa2 ir OSIRIS-REx/Bennu kampanija, suteikia realius duomenis, kurių nuotolinis stebėjimas negali atkurti. Laboratoriniai tyrimai su atkaupta medžiaga leidžia mokslininkams patikrinti reakcijų kelius, pamatyti, kurios molekulinės struktūros išlieka kosmose, o kurios yra jautrios pokyčiams. Šios įžvalgos informuoja laboratorines simuliacijas ir tikslina mūsų ankstyvosios Žemės chemijos modelius.

Išvada

Ryugu grūdai yra nedidelė, bet aiški žinutė: kai kurios cheminės gyvenimo dalys jau buvo Saulės sistemoje gerokai prieš gyvenimo atsiradimą Žemėje. Visų penkių nukleobazių atradimas nepaliestame asteroido materiale stiprina požiūrį, kad iš kitur atkeliaujančios organinės medžiagos reikšmingai prisidėjo prie prebiotinio inventoriaus. Būsimos mėginių parvežimo misijos ir tikslingi laboratoriniai eksperimentai patikslins, kaip šios molekulės paveikė kelią nuo chemijos iki biologijos.