Эксперимент показывает, что одна из основных единиц жизни - азотистые основания - могла возникнуть в гигантских газовых облаках, разбросанных между звездами.
Основные строительные блоки ДНК - соединения, называемые азотистыми основаниями, - впервые были обнаружены в смоделированной среде, имитирующей газовые облака, расположенные между звездами. Открытие, опубликованное в журнале Nature Communications, приближает нас к пониманию происхождения жизни на Земле.
«Этот результат может стать ключом к разгадке фундаментальных вопросов для человечества, например, какие органические соединения существовали во время формирования Солнечной системы и как они способствовали зарождению жизни на Земле», - говорит Ясухиро Оба из Института Университета Хоккайдо. наук о низких температурах.
Ученые уже обнаружили некоторые основные органические молекулы, необходимые для зарождения жизни в кометах, астероидах и межзвездных молекулярных облаках: гигантских газовых облаках, рассеянных между звездами. Считается, что эти молекулы могли попасть на Землю в результате падения метеоритов около четырех миллиардов лет назад, предоставив ключевые ингредиенты для химического коктейля, давшего начало жизни. Изучение того, как образовались эти молекулы, жизненно важно для понимания происхождения жизни.
Основная структурная единица ДНК и РНК называется нуклеотидом и состоит из азотистого основания, сахара и фосфатной группы. Предыдущие исследования, имитирующие ожидаемые условия в межзвездных молекулярных облаках, обнаружили присутствие сахара и фосфата, но не азотистых оснований.
Теперь Ясухиро Оба и его коллеги из Университета Хоккайдо, Университета Кюсю и Японского агентства морских и земных наук и технологий (JAMSTEC) использовали передовые аналитические методы для обнаружения фундаментальных азотистых оснований в смоделированной межзвездной облачной среде.
Эксперименты ученые проводили в реакционной камере сверхвысокого вакуума. На аналог космической пыли непрерывно подавалась газообразная смесь воды, угарного газа, аммиака и метанола при температуре -263°С. Две газоразрядные дейтериевые лампы, прикрепленные к камере, излучали вакуумный ультрафиолетовый свет, вызывающий химические реакции. Процесс привел к образованию ледяной пленки на пылевом аналоге внутри камеры.
Команда использовала масс-спектрометр высокого разрешения и высокоэффективный жидкостный хроматограф для анализа продукта, образовавшегося на субстрате после его нагревания до комнатной температуры. Недавние достижения в этих технологических инструментах позволили им обнаружить присутствие азотистых оснований цитозина, урацила, тимина, аденина, ксантина и гипоксантина. Они также обнаружили аминокислоты, которые являются строительными блоками белков, и несколько видов дипептидов или димеров аминокислот в одном и том же продукте.
Команда подозревает, что прошлые эксперименты по моделированию среды межзвездных молекулярных облаков привели к образованию азотистых оснований, но используемые аналитические инструменты были недостаточно чувствительны, чтобы обнаружить их в сложных смесях.
«Наши результаты показывают, что воспроизведенные нами процессы могут привести к формированию молекулярных предшественников жизни», - говорит Ясухиро Оба. «Результаты могут улучшить наше понимание ранних стадий химической эволюции в космосе».