ДНК — внеземная технология?

В течение последних 50 лет ученые регулярно находят в составе метеоритов нуклеиновые основания (компоненты ДНК) и аминокислоты (компоненты белков), однако до сих пор они не могли определить их происхождение. Исследователи НАСА впервые получили трехстороннее доказательство космического происхождения метеоритных нуклеиновых оснований.

Учёные подтвердили внеземную природу частей ДНК в метеоритах. Новое открытие добавляет доказательств тому, что химия внутри астероидов и комет способна производить строительные блоки основных биологических молекул. А это означает, что космические тела, падавшие на Землю в далёком прошлом, могли сыграть важную роль в зарождении жизни, как ранее и предполагалось.

«Люди обнаруживали компоненты ДНК в метеоритах с 1960-х годов, но учёные не были уверены, действительно ли эти соединения были созданы в космическом пространстве или являлись лишь результатом земного загрязнения, — заявил Майкл Каллахан (Michael Callahan), астробиолог из NASA. — В первый раз мы имеем три линии доказательств, которые в совокупности дают нам уверенность в том, что эти блоки ДНК на самом деле были произведены вне Земли».

Команда исследователей взяла образцы из двенадцати богатых углеродом метеоритов, девять из которых были найдены в Антарктиде. Фрагменты небесных камней «препарировали» и пропустили через жидкостный хроматограф и масс-спектрометр.

Так учёные выявили в образцах азотистые основания аденин и гуанин, а также гипоксантин и ксантин, а ещё пурин (его в таком месте нашли впервые). Все они — строительные кирпичики живых организмов или участники биохимических цепочек в них.

Нужно отметить, что азотистые соединения ученые находили в метеоритах и раньше. Так, к примеру, при изучении химического состава метеорита Мурчисон (Murchison), который упал в Австралии в 1969 году рядом с городом Мурчисон было обнаружено, что в числе прочих веществ на Мурчисоне присутствуют урацил и ксантин. Эти азотистые основания выступают в роли предшественников при синтезе молекул нуклеиновых кислот — ДНК и РНК, — являющихся носителями генетического материала.

Естественно, что первым делом была произведена проверка, имеют ли  эти ключевые для образования жизни молекулы космическое происхождение.  Это можно установить с помощью радиоуглеродного анализа — оценки соотношения изотопов тех или иных элементов. В данном случае ученые определяли наличие тяжелого изотопа углерода 13C, который образуется преимущественно вне Земли. Они установили, что урацил и ксантин с Мурчисона содержат 44,5 и 37,7 процентов тяжелого углерода, соответственно.

Исследование австралийского метеорита, пожалуй, впервые показало, что фрагменты ДНК вполне могли иметь космическое происхождение. Однако стоит отметить, что сами по себе азотистые соединения могли образоваться случайно под действием космических факторов.  И все же большинство исследователей сочло, что органические вещества привнесены в материал метеорита с Земли.

Однако в антарктическом метеорите, помимо этих биологических компонентов в образцах нашлись родственные молекулы, практически не использующиеся земными живыми организмами. В частности, в двух метеоритах были выявлены 2,6-диаминопурин и 6,8-диаминопурин, сообщает NASA. Для земной жизни они не характерны, если не считать одно сообщение об обнаружении 2,6-диаминопурина в некоем вирусе.

«Если бы упавшие метеориты просто были загрязнены уже на Земле, вы вряд ли нашли бы в них „неправильные“ биомолекулы, — рассуждают авторы исследования. — Но если астероиды являются пребиотическими фабриками, следует ожидать, что они будут генерировать большое разнообразие азотистых оснований ДНК, с более широкими вариациями строения, нежели те, что используются земной жизнью».

Для дальнейшего исключения возможности загрязнения метеоритов веществами земного происхождения ученые проанализировали с помощью описанных методов 10-килограммовый фрагмент глыбы льда, в которой нашли большую часть метеоритов, и образец почвы, забранный в месте обнаружения одного из метеоритов в Австралии. Вторым фрагментом доказательства стал тот факт, что совокупное содержание аденина, гуанина, гипоксантина и ксантина во льду оказалось примерно в 1000 раз меньше, чем в проанализированных метеоритах (несколько молекул на 109 частиц по сравнению с несколькими молекулами на 1012 частиц). Делать подобное сравнение для богатой органикой почвы нецелесообразно, однако ни она, ни лед вообще не содержали упомянутых выше аналогов нуклеотидов.

Для проверки гипотезы ученые впомнили об австралийском метеорите Мурчисоне и  взяли образцы почвы и с места его падения. В ней данное вещество выявлено не было.

Последним доказательством стало то, что исследователям удалось получить все рассматриваемые соединения (как биологические, так и небиологические) в лабораторных условиях в результате совершенно небиологической реакции между циановодородом, аммиаком и водой. Они считают, что подобная реакция, протекающая в космических телах, от которых впоследствии откалываются метеориты, вполне может быть источником метеоритных нуклеиновых кислот.

Это показало возможный путь производства таких соединений на астероидах и кометах и дополнительно укрепило представление о внеземном происхождении сложной органики, выявленной ранее в метеоритах.