То, что кометное вещество может содержать достаточно сложные органические соединения, подтверждено инструментальным анализом микрочастиц, собранных специальным зондом в облаке газа и пыли кометы 81P/Вильда и доставленных на Землю по программе космической миссии NASA Stardust. Помимо относительно незамысловатых алифатических углеводородов (соединений, не содержащих бензольного кольца) в микрочастицах кометного «выхлопа» была обнаружена и одна алифатическая аминокислота — глицин. Новость эта была с удовлетворением воспринята всеми, кто считает нашу планету крошечным филиалом большого галактического комбината, производящего сложную органику в межзвездной среде.
Теперь получены свидетельства, что номенклатура аминокислот, содержащихся в кометах, может выглядеть еще более разнообразной.
Вещество комет, как показал эксперимент с получением кометного льда в пробирке, может содержать даже диамин-карбоксильные кислоты — строительные блоки пептидонуклеиновых кислот (ПНК), а также диаминбутановые кислоты: существует предположение, что более простые и стойкие к действию высоких температур ПНК могли предшествовать РНК и ДНК в кодировании генетической информации у самых ранних организмов (гипотеза ПНК-мира), живших рядом с многочисленными глубоководными вулканами.
Диамин-карбоксильные кислоты в составе кометного льда — серьезный козырь для сторонников гипотезы, что стартовую сложную органику, необходимую для возникновения живой материи, Земля получила из космоса с кометами.
Получить кометное вещество, не летая в космос, стало возможным благодаря специальной установке, имитирующей условия формирования протокометного льда в условиях межзвездных сред и спроектированной в Институте космической астрофизики (Университет Париж-Юг, Франция) под руководством Луи ле Сержан д'Эндекура — одного из авторов статьи в ChemPlusChem, описывающей эксперимент с искусственной кометой .
Установка представляет собой вакуумную камеру, внутри которой помещается химически инертная мишень из фторида магния, охлажденная до температуры 80К, ультрафиолетовый излучатель и прецизионная пушка, обстреливающая мишень высокоразреженной летучей смесью из молекул воды, аммиака (NH3) и метанола (CH3OH) в пропорции 2:1:1.
Попадающие в камеру и облучаемые жестким (121 нм) ультрафиолетом летучие вещества и продукты их взаимодействия кристаллизуются, осаждаясь на поверхности мишени. Пусть и приближенно, установка воссоздает условия, в которых в газопылевом облаке на ранних стадиях формирования звездно-планетной системы молекулы воды, а также аммиака, углекислоты и другой летучей «химии» конденсируются в виде льда на пористых силикатных и углеродных микрочастицах межзвездной пыли, образующей более крупные сгустки протокометной материи под действием электростатических сил и гравитации.
Выращивание протокометы прибор осуществлял в форсированном режиме, не меняя, впрочем, существа фотохимических процессов, идущих внутри газопылевого облака в условиях сильной радиации молодой звезды: за 10 дней его работы на мишени накопилось несколько микрограмм квазикометной грязи — органики и льда.
Вполне достаточно, чтобы загрузить работой новейший многоканальный газовый хроматограф, установленный в Химическом институте Ниццы.
Заметим, что воспроизвести в лаборатории процесс формирования кометного вещества пробовали и раньше — первые статьи на эту тему стали появляться еще в 80-х, но выход «продвинутой» органики во всех предыдущих экспериментах получался скромным — всего три аминокислоты.
Тем более удивительным, если не сказать больше, стал новый результат, полученный с использованием многоканального газового хроматографа, превосходящего по точности обычный одноканальный в десять раз.
Примерно во столько же раз больше аминокислот, целых 26, остававшихся не замеченными менее совершенными детекторами, насчитали в квазикометном льду, полученном из Парижа, другие авторы статьи — европейский астробиолог Уве Мейерхенрик и его аспирантка Корнелия Мейнерт.
На этом сюрпризы не закончились: помимо базовых протеиногенов (аминокислот, входящих в состав белков) глицина, аланина, серина, пролина и других аминокислот, в образце было обнаружено и шесть диаминовых кислот, то есть кислот с одной карбоксильной и двумя аминогруппами, включая N-(2-аминоэтил)глицин — мономерную единицу пептидонуклеиновых кислот, структурно очень схожих с РНК, в которых такой мономерной единицей является рибоза (в ДНК ей соответствует дезоксирибоза).
В аналог рибозы в кометном веществе, пусть даже синтезированном в лаборатории, верится с трудом даже «кометным апологетам», но загрязнение образца здесь полностью исключено: все обнаруженные аминокислоты содержали С13 — не встречаемый в земной органике изотоп углерода, которым были специально помечены молекулы метанола, послужившие сырьем для синтеза. Если бы в хроматограф действительно просочились земные аминокислоты, датчики обнаружили бы земной изотоп С12 в их составе, но его там не было.
Конечно, если бы в искусственной комете был найден не только диаминоэтилглицин, но и моносахарид рибоза, ключевой строительный блок рибонуклиновых кислот, такое открытие потянуло бы на настоящую сенсацию, но и базового мономера пептидонуклеиновых кислот для сенсации более чем достаточно.
Полимеры N-(2-аминоэтил) глицина — схожие с РНК структуры, возможно даже предшествовавшие миру РНК и ДНК (с промежуточной стадией в виде ПНК, сформированной на мономерах 2,4-диаминобутановой кислоты, тоже, кстати, обнаруженной в искусственной комете). И то, что их мономеры могут продуцироваться из относительно простых компонентов в условиях межзвездной среды — вакуума, низких температур и высокой радиации, — подтверждает подозрение, что в молекулярно-пылевых облаках происходит синтез «высокой» пробиотической органики. Уже сформирована новая международная группа, которая должна обкатать гипотезу ПНК-мира экспериментально, выяснив, при каких условиях полимеризуется N-(2-аминоэтил)глицин и насколько они схожи с теми, которые были на нашей планете миллиарды лет назад.
Во всяком случае одно из них — температура воды выше 100 градусов по Цельсию — было обычным делом на молодой Земле, уже покрытой океаном воды кометного происхождения, дно которого было усеяно вулканами. Для возникновения РНК эти условия совсем неподходящие, но возможно, химическая эволюция нуклеиновых кислот началась с более простых космических полимеров, таких как ПНК, строительным материалом которых мог быть кометные N-(2-аминоэтил)глицин и диаминобутановая кислота.
Но, даже вне связи с гипотезой ПНК-мира, сам факт, что вещество, полученное методом приблизительной имитации процессов в межзвездных средах, содержит подобные сложные молекулы, вплотную подводящие нас к миру РНК, заставит даже скептиков отнестись к космическим поставкам сложной органики более внимательно.
Посмотреть же, из чего состоит не искусственный, а настоящий кометный лед, можно будет через три года, когда на поверхность кометы Чурюмова — Герасименко, отделившись от аппарата Европейского космического агентства «Розетта», спустится зонд «Фили», вооруженный масс-спектрометром и хроматографом.