Молекулы-прекурсоры РНК в изобилии обнаружены в центре нашей галактики
#биология, #эволюция, #химия, #Мир_РНК
Нитрилы это класс органических соединений с цианогруппой (—C≡N). Они токсичны, но в то же время являются прекурсорами ключевых молекул жизни вроде рибонуклеотидов, из которых сложена РНК. Команда исследователей из Испании, Японии, Чили, Италии и США обнаружила широкий спектр нитрилов в межзвёздном пространстве внутри молекулярного облака G+0.693-0.027 рядом с центром Млечного Пути.
Доктор Виктор М. Ривилья, исследователь из Центра астробиологии Национального исследовательского совета Испании (CSIC) и Национального института аэрокосмических технологий (INTA) в Мадриде, Испания, и первый автор нового исследования, опубликованного в журнале Frontiers in Astronomy and Space Sciences, сообщил: "Мы обнаружили, что химия, происходящая в межзвездной среде, способна эффективно образовывать многочисленные нитрилы, которые являются ключевыми молекулярными предшественниками сценария "мира РНК"".
Согласно этому сценарию, жизнь на Земле изначально была основана только на РНК, а ДНК и белковые ферменты развились позже. РНК может выполнять две ключевые функции: хранить и копировать информацию, как ДНК, и катализировать реакции, как ферменты. Согласно теории "мира РНК", нитрилы и другие строительные блоки для жизни не обязательно должны были возникнуть на самой Земле: они также могли возникнуть в космосе и попасть на молодую Землю внутри метеоритов и комет в период поздней тяжелой бомбардировки, между 4,1 и 3,8 миллиардами лет назад. В подтверждение этому внутри современных комет и метеоритов были обнаружены нитрилы и другие молекулы-предшественники нуклеотидов, липидов и аминокислот.
Но откуда в космосе могли взяться эти молекулы? Основными кандидатами являются молекулярные облака, которые представляют собой плотные и холодные области межзвездной среды, подходящие для образования сложных молекул. Например, молекулярное облако G+0,693-0,027 имеет температуру около 100 К, его размер составляет около трех световых лет в поперечнике, а масса примерно в тысячу раз больше массы нашего Солнца. Нет никаких доказательств того, что в настоящее время внутри G+0.693-0.027 формируются звезды, хотя ученые подозревают, что в будущем оно может превратиться в "звездный садик".
"Химический состав G+0.693-0.027 похож на химический состав других звездообразующих регионов в нашей галактике, а также на химический состав объектов Солнечной системы, таких как кометы. Это означает, что его изучение может дать нам важные сведения о химических ингредиентах, которые были доступны в туманности, давшей начало нашей планетарной системе", - пояснил Ривилла.
Для изучения электромагнитных спектров, испускаемых G+0.693-0.027, Ривилла и его коллеги использовали два телескопа в Испании: 30-метровый телескоп IRAM в Гранаде и 40-метровый телескоп Yebes в Гвадалахаре. Они обнаружили нитрилы цианоаллен (CH₂CCHCN), пропаргилцианид (HCCCH₂CN) и цианопропин, которые еще не были найдены в G+0.693-0.027, хотя в 2019 году о них сообщалось в темном облаке TMC-1 в созвездиях Тельца и Ауриги - молекулярном облаке с совсем иными условиями, чем G+0.693-0.027.
Ривилла с командой также нашли возможные доказательства появления в G+0.693-0.027 цианоформальдегида (HCOCN) и гликолонитрила (HOCH₂CN). Цианоформальдегид был впервые обнаружен в молекулярных облаках TMC-1 и Sgr B2 в созвездии Стрельца, а гликолонитрил - в солнцеподобной протозвезде IRAS16293-2422 B в созвездии Змееносца.
Другие недавние исследования также сообщили о других предшественниках РНК внутри G+0.693-0.027, таких как гликольальдегид (HCOCH₂OH), мочевина (NH₂CONH₂), гидроксиламин (NH₂OH) и 1,2-этендиол (C₂H₄O₂), подтверждая, что межзвездная химия способна обеспечить самые основные ингредиенты для "мира РНК".
Автор последнего исследования, доктор Мигель Рекена-Торрес, преподаватель Университета Таусон в Мэриленде, США, отметил: "Благодаря нашим наблюдениям за последние несколько лет, включая настоящие результаты, мы теперь знаем, что нитрилы являются одним из самых распространенных химических семейств во Вселенной. Мы обнаружили их в молекулярных облаках в центре нашей галактики, протозвездах различной массы, метеоритах и кометах, а также в атмосфере Титана, крупнейшей луны Сатурна".
Второй автор, доктор Изаскун Хименес-Серра, также исследователь из CSIC и INTA, сообщил: "На данный момент мы обнаружили несколько простых предшественников рибонуклеотидов - строительных блоков РНК. Но есть еще ключевые недостающие молекулы, которые трудно обнаружить. Например, мы знаем, что для возникновения жизни на Земле, вероятно, потребовались и другие молекулы, такие как липиды, ответственные за формирование первых клеток. Поэтому мы также должны сосредоточиться на понимании того, как липиды могли образоваться из более простых предшественников, доступных в межзвездной среде".
