Исторический анализ образцов, доставленных с астероида Бенну миссией OSIRIS-REx, впервые подтвердил наличие триптофана, аминокислоты, необходимой для образования белков и регуляции жизненно важных биологических функций. Открытие, сделанное учеными из Центра космических полетов имени Годдарда НАСА, предлагает самые убедительные на сегодняшний день доказательства того, что фундаментальные ингредиенты для возникновения жизни на Земле были доставлены небесными телами миллиарды лет назад, подкрепляя теорию «космического посева».
Триптофан — одна из 20 стандартных аминокислот, входящих в состав белков всех живых существ на Земле, а также предшественник важнейших молекул, таких как серотонин, который регулирует настроение, и мелатонин, гормон сна. Идентификация такой сложной и фундаментальной молекулы в ее первоначальном состоянии, сохранившейся в космической среде, открывает новый рубеж в астробиологии и в понимании нашего собственного происхождения. Материал, собранный в 2020 году и возвращенный на нашу планету в сентябре 2023 года, открывает сокровищницу информации о химии ранней Солнечной системы.
Миссия OSIRIS-REx представляет собой триумф техники и науки, поскольку ей удалось вернуть материал Бенну в целости и сохранности, избежав деградации, которая произошла бы, если бы астероид вошел в атмосферу Земли в виде метеорита. Такое сохранение стало ключевым элементом, позволившим исследователям, используя высокочувствительное оборудование, обнаружить хрупкие органические соединения, которые никогда раньше не наблюдались в образцах внеземных существ, предоставив беспрецедентный взгляд на химический состав, который мог дать начало жизни.
Недостающая молекула в космической загадке
Обнаружение триптофана является особенно важной вехой из-за его чрезвычайно деликатной природы. Эта аминокислота легко разрушается под воздействием высоких температур, интенсивного излучения или химически реактивной среды. Эта хрупкость объясняет, почему, хотя в метеоритах, упавших на Землю за десятилетия, уже были идентифицированы десятки других аминокислот, триптофан так и не появился. Резкое вторжение метеорита в атмосферу порождает сильнейшее тепло, способное сжечь самые сложные и чувствительные органические молекулы, оставив ученым только самые надежные соединения и неполную картину пребиотической химии, существовавшей в космосе.
Стратегия миссии OSIRIS-REx была разработана специально для решения этой проблемы. Вместо того, чтобы ждать, пока фрагмент астероида достигнет нас, НАСА направилось к источнику. Космический корабль использовал роботизированную руку для тщательного сбора пыли и мелких камней с поверхности Бенну, а затем запечатал материал в стерильный защищенный контейнер для долгого путешествия обратно. Этот метод гарантировал, что образец попадет в наземные лаборатории в первозданном виде, без термических и химических изменений, вызванных прохождением атмосферы. Именно этот чистый образец позволил идентифицировать соединения, существование которых ранее можно было только теоретически предположить в среде за пределами Земли.
Химический запас, богатый Бенну
Триптофан, хотя и стал звездой открытия, является лишь частью огромной химической сокровищницы, обнаруженной в образцах Бенну.
Детальный анализ подтвердил существование еще 14 аминокислот, демонстрируя удивительное разнообразие строительных блоков белка.
Возможно, еще более шокирующим является то, что ученые обнаружили все пять нуклеиновых оснований, составляющих ДНК и РНК: аденин, гуанин, цитозин, тимин и урацил.
Эти соединения являются основой генетического кода всей жизни на Земле, и обнаружение их вместе на одном астероиде является убедительным доказательством того, что «инструкция по эксплуатации» жизни была доступна на ранней Земле.
Доказательства панспермии набирают силу
Теория панспермии, постулирующая, что жизнь на Земле была «засеяна» органическими молекулами или даже микроорганизмами, принесенными астероидами и кометами, всегда была увлекательной, но весьма спекулятивной областью. Однако открытия в Бенну переводят эту гипотезу в область сильного научного правдоподобия. Подтвержденное присутствие не только разнообразных аминокислот, но и всех нуклеиновых оснований и хрупкой молекулы, такой как триптофан, в одном небесном теле, демонстрирует, что ранняя Солнечная система была гораздо более богатым и более мощным химическим котлом, чем предполагалось ранее. Эта постоянная бомбардировка небесных тел на молодой Земле, возможно, создала полный биологический «стартовый набор», обеспечивающий все необходимое сырье, чтобы первые формы жизни могли возникнуть и развиваться в ранних океанах. Открытие предполагает, что наличие этих ингредиентов не было редким событием, увеличивая шансы на то, что жизнь могла возникнуть на других планетах с благоприятными условиями.
Путешествие и маневр OSIRIS-REx
Запущенный в 2016 году космический корабль OSIRIS-REx отправился в путешествие продолжительностью более двух лет с целью перехватить астероид Бенну — скалистое тело диаметром около 500 метров.
После нескольких месяцев картирования его неровной и нестабильной поверхности в октябре 2020 года группа миссии выполнила сложный маневр «Touch-and-Go» (TAG), момент высокого напряжения и точности.
Во время операции зонд коснулся поверхности на несколько секунд, выпустил струю газообразного азота, чтобы поднять реголит, и захватил его своей роботизированной рукой, прежде чем уйти, обеспечив обильный сбор материала.
Геологическая природа астероида
Бенну классифицируется как астероид типа B, категория богатых углеродом небесных тел, и считается «разрывом», то есть кучей фрагментов более крупных астероидов, разрушенных в прошлых столкновениях.
Эта особенность превращает его в настоящую капсулу времени, поскольку он сохраняет материалы различного происхождения и периодов ранней Солнечной системы, предлагая панорамный вид на их химическую эволюцию.
Что такое триптофан?
С биологической точки зрения триптофан является незаменимой аминокислотой, а это означает, что человеческий организм не может ее производить и ему необходимо получать ее с пищей.
Его функция выходит за рамки построения белков; он жизненно важен для синтеза важных нейротрансмиттеров и гормонов, играющих центральную роль в функционировании нервной системы.
Дальнейшие шаги расследования
Чтобы устранить любые оставшиеся сомнения относительно происхождения триптофана, исследователи теперь планируют провести анализ изотопного состава — метод, который работает как химический «отпечаток пальца» и может однозначно отличить молекулы, образовавшиеся в космосе, от тех, которые могли загрязнить образец на Земле.