Первое обнаружение сахаров в метеоритах проливает свет на происхождение жизни

Международная группа учёных обнаружила в метеоритах сахара, необходимые для жизни. Это открытие дополняет растущий список биологически важных соединений, найденных в метеоритах, и поддерживает гипотезу о том, что химические реакции в астероидах — родительских телах многих метеоритов — могли создавать некоторые «строительные блоки» жизни. Если это так, то метеоритная бомбардировка древней Земли могла способствовать зарождению жизни, поставляя эти компоненты.

Команда обнаружила рибозу и другие био-существенные сахара, включая арабинозу и ксилозу, в двух богатых углеродом метеоритах: NWA 801 (тип CR2) и Мерчисон (тип CM2). Рибоза является ключевым компонентом РНК (рибонуклеиновой кислоты). В современной жизни РНК служит молекулой-мессенджером, копируя генетические инструкции с молекулы ДНК (дезоксирибонуклеиновой кислоты) и доставляя их к рибосомам, которые считывают РНК для построения специфических белков.

«Другие важные строительные блоки жизни ранее находили в метеоритах, включая аминокислоты (компоненты белков) и нуклеиновые основания (компоненты ДНК и РНК), но сахара были недостающим элементом среди основных кирпичиков жизни», — сказал ведущий автор исследования Ёсихиро Фурукава из Университета Тохоку (Япония). — «Исследование предоставляет первые прямые доказательства наличия рибозы в космосе и её доставки на Землю. Внеземной сахар мог способствовать формированию РНК на пребиотической Земле, что, возможно, привело к зарождению жизни».

«Примечательно, что такая хрупкая молекула, как рибоза, могла быть обнаружена в столь древнем материале», — отметил соавтор Джейсон Дворкин из Центра космических полётов имени Годдарда NASA. — «Эти результаты помогут в анализе нетронутых образцов с астероидов Рюгу и Бенну, которые будут доставлены миссиями Hayabusa2 (JAXA) и OSIRIS-REx (NASA)».

Одна из загадок происхождения жизни — как биология могла возникнуть из небиологических химических процессов. ДНК является шаблоном для жизни, но многие исследователи полагают, что первой эволюционировала РНК, которая позже была заменена ДНК. Это связано со способностями РНК к самокопированию и катализу химических реакций. Новое исследование даёт некоторые доказательства в поддержку возможности того, что РНК координировала механизмы жизни до ДНК.

«Сахар ДНК (2-дезоксирибоза) не был обнаружен ни в одном из проанализированных метеоритов», — сказал соавтор Дэнни Глэвин из NASA Goddard. — «Это важно, поскольку могла существовать предвзятость в доставке внеземной рибозы на раннюю Землю, что согласуется с гипотезой о первичности РНК».

Команда обнаружила сахара, анализируя порошкообразные образцы метеоритов с помощью газовой хроматографии-масс-спектрометрии. Было установлено, что содержание рибозы и других сахаров составляло от 2.3 до 11 частей на миллиард (ppb) в NWA 801 и от 6.7 до 180 ppb в Мерчисоне.

Чтобы исключить возможность земного загрязнения, учёные провели изотопный анализ. Жизнь на Земле предпочитает более лёгкий изотоп углерода (¹²C) тяжёлому (¹³C). Однако углерод в метеоритных сахарах был значительно обогащён тяжёлым ¹³C, что выходит за пределы значений для земной биологии и подтверждает их внеземное происхождение.

В дальнейшем команда планирует проанализировать больше метеоритов, чтобы лучше оценить распространённость внеземных сахаров, а также проверить, обладают ли эти молекулы хиральностью (лево- или правосторонней ориентацией). На Земле жизнь использует левые аминокислоты и правые сахара. Если процессы в астероидах благоприятствуют производству одного из вариантов, то их поставка на древнюю Землю могла предопределить этот выбор для земной жизни.