Команда исследователей Корнельского университета смоделировала новый тип бескислородной формы жизни на основе метана, которая может метаболизировать и воспроизводиться подобно жизни на Земле.
Придерживаясь одновременно творческой и строго научной точки зрения, инженеры-химики и астрономы предлагают модель жизни, которая могла бы процветать в суровом холодном мире, в частности, на Титане, гигантском спутнике Сатурна. Планетарное тело, омываемое морями не воды, а жидкого метана, Титан может содержать метановые бескислородные клетки.
Их предполагаемая клеточная мембрана, состоящая из небольших органических соединений азота и способная функционировать при температуре жидкого метана 292 градуса ниже нуля, опубликована в Science Advances, Feb.27. Работу возглавляют эксперт по химической молекулярной динамике Полетт Клэнси и первый автор Джеймс Стивенсон, аспирант химического машиностроения. Соавтор статьи - Джонатан Лунин, директор Корнеллского центра радиофизики и космических исследований.
Лунин - эксперт по спутникам Сатурна и междисциплинарный ученый в миссии «Кассини-Гюйгенс», обнаружившей метано-этановые моря на Титане. Заинтригованный возможностями жизни на основе метана на Титане и получивший грант Фонда Темплтона на изучение неводной жизни, Лунин около года назад обратился за помощью к преподавателям Корнелла, специализирующимся на химическом моделировании. Клэнси, который никогда не встречался с Лунином, предложил помощь.
«Мы не биологи и не астрономы, но у нас были нужные инструменты», - сказал Клэнси. «Возможно, это помогло, потому что у нас не было никаких предубеждений о том, что должно быть в мембране, а что нет. ты можешь это сделать?'"
На Земле жизнь основана на двухслойной фосфолипидной мембране, прочном, проницаемом пузырьке на водной основе, в котором находится органическое вещество каждой клетки. Везикула из такой мембраны называется липосомой. Таким образом, многие астрономы ищут внеземную жизнь в так называемой околозвездной обитаемой зоне, узкой полосе вокруг Солнца, в которой может существовать жидкая вода. Но что, если бы в основе клеток была не вода, а метан, температура замерзания которого намного ниже?
Инженеры назвали свою предполагаемую клеточную мембрану «азотосомой», «азот» - французское слово, обозначающее азот. «Липосома» происходит от греческих слов «липос» и «сома», что означает «липидное тело»; по аналогии, «азотосома» означает «азотистое тело».
Азотосома состоит из молекул азота, углерода и водорода, которые, как известно, существуют в криогенных морях Титана, но демонстрируют ту же стабильность и гибкость, что и аналогичные земные липосомы. Это стало неожиданностью для таких химиков, как Клэнси и Стивенсон, которые никогда раньше не задумывались о механике стабильности клеток; обычно они изучают полупроводники, а не клетки.
Инженеры использовали метод молекулярной динамики, который отбирал соединения-кандидаты из метана для самосборки в мембраноподобные структуры. Наиболее многообещающим соединением, которое они нашли, является азотосома акрилонитрила, которая показала хорошую стабильность, сильный барьер для разложения и гибкость, аналогичную гибкости фосфолипидных мембран на Земле. Акрилонитрил - бесцветное ядовитое жидкое органическое соединение, используемое в производстве акриловых волокон, смол и термопластов - присутствует в атмосфере Титана.
Воодушевленный первоначальным доказательством концепции, Клэнси сказал, что следующим шагом будет попытка продемонстрировать, как эти клетки будут вести себя в метановой среде - что может быть аналогом размножения и метаболизма в бескислородной среде на основе метана? ячейки.
Лунин надеется на долгосрочную перспективу проверки этих идей на самом Титане, как он выразился, «когда-нибудь отправив зонд, чтобы плавать в морях этой удивительной луны и напрямую взять пробы органических веществ».
Стивенсон сказал, что он был частично вдохновлен писателем-фантастом Айзеком Азимовым, который написал о концепции неводной жизни в эссе 1962 года «Не так, как мы это знаем».
Сказал Стивенсон: «Наш первый конкретный план жизни не такой, какой мы ее знаем».