Исследователи представили новый способ определения химических признаков живых организмов, который может быть применим при поиске внеземной жизни. Работа опубликована на платформе arXiv.
Обычно при анализе потенциально обитаемых миров ученые ориентируются на биосигнатуры — вещества или закономерности, способные указывать на присутствие жизни. Астрономы изучают состав атмосфер далеких планет в поисках молекул, связанных с биологической активностью. Однако многие соединения, которые вырабатываются живыми организмами, могут формироваться и без участия жизни — в результате геологических или химических процессов.
Команда под руководством Кристофера Карра из Технологического института Джорджии предложила иной подход. В его основе лежит анализ аминокислот — простых молекул, из которых строятся белки. Хотя аминокислоты являются фундаментом земной жизни, сами по себе они могут возникать в абиотических условиях. Их находили в лунном грунте, на метеоритах и кометах.
Исследователи считают, что более надежным признаком может быть не сам факт наличия аминокислот, а их реакционная способность. В неживой среде более реакционноспособные молекулы разрушаются быстрее под воздействием окружающих факторов, включая космическое излучение и химические взаимодействия. В живых системах, напротив, такие молекулы сохраняются, поскольку участвуют в процессах, необходимых для поддержания жизни.
Реакционная способность определяется разницей в энергии между внешним электроном молекулы и следующим доступным энергетическим уровнем. Чем меньше эта разница, тем выше реакционная способность соединения. Карр и его коллеги рассчитали этот показатель для 64 аминокислот, включая те, которые не используются земной жизнью. Затем они проанализировали состав образцов как абиотического происхождения, например из метеоритов и лунной почвы, так и живых — включая грибы и бактерии. На основе полученных данных была построена карта статистического распределения реакционной способности.
Применив метод к более чем 200 образцам, ученые сообщили, что он позволил корректно отличить живые системы от неживых в 95 процентах случаев. Карр отметил, что преимущество подхода заключается в его простоте и прямой связи с физическими законами.
По его словам, если жизнь существует где-либо во Вселенной, она, вероятно, основана на углеродной химии и аминокислотах и подчиняется тем же принципам химической реактивности. Это означает, что предложенный метод может быть применим и к внеземным формам жизни.
Хендерсон Кливес из Университета Говарда в Вашингтоне отметил, что идея использования реакционной способности для поиска жизни не нова, однако анализ статистического распределения этого показателя является новым шагом. По его мнению, метод может дополнить инструменты будущих миссий к Марсу или спутнику Сатурна Энцеладу, но для практического применения потребуется оборудование, способное точно измерять состав и концентрацию молекул.
