Życie w kosmosie nie musi być oparte na węglu. Możemy je znaleźć tam, gdzie się tego nie spodziewamy
Nowe badanie wykazało, że reakcje chemiczne stanowiące źródło życia mogą prowadzić do jego zupełnie innych form niż te, jakie znamy z Ziemi. Reakcje autokatalityczne wydają się być znacznie bardziej powszechne we Wszechświecie, niż dotąd sądzono.
Na Ziemi życie opiera się na związkach organicznych, czyli takich które zawierają węgiel (poza kilkoma wyjątkami). Cząsteczki tych związków - oprócz węgla - zawierają zwykle atomy wodoru, tlenu, azotu, fosforu i siarki.
Jakie reakcje chemiczne prowadzą do powstania życia?
Debata w świecie naukowym dotycząca tego, czy życie w innych miejscach we Wszechświecie może powstać i ewoluować bazując na związkach, gdzie węgiel nie odgrywa głównej roli toczy się od dawna. Jednym z kandydatów na zastąpienie węgla na hipotetycznej planecie pełnej życia jest np. krzem.
Jak mówi Betül Kaçar, starszy autor badania, astrobiolog, bakteriolog i biolog ewolucyjny z Uniwersytetu Wisconsin w Madison w USA:
Ważne jest, aby zbadać te możliwości, abyśmy mieli wyobrażenie o tym, jak mogą wyglądać wszystkie formy życia, a nie tylko życie na Ziemi. Jednym z głównych powodów, dla których badacze pochodzenia życia interesują się autokatalizą jest fakt, że rozmnażanie - kluczowa cecha życia - jest przykładem autokatalizy. Życie katalizuje powstawanie kolejnych form życia. Jedna komórka wytwarza dwie komórki, które mogą stać się czterema i tak dalej. Wraz ze wzrostem liczby komórek, odpowiednio wzrasta liczba i różnorodność możliwych interakcji.
Jednym z najważniejszych warunków dotyczących zaistnienia życia na naszej planecie (czyli abiogenezy - powstania życia w sytuacji jego braku) jest istnienie reakcji samopodtrzymującej się - inaczej autokatalizy. Reakcje autokatalityczne są mogą wytwarzać cząsteczki, które dążą do powtórzenia tej samej reakcji. Ma dwie kluczowe cechy, które są jednocześnie niezwykle korzystne dla rozwoju życia. Pierwsza to wzrost szybkości, z jaką zachodzi pod wpływem jednego z jej produktów. Druga to fakt, że tempo autokatalizy rośnie w miarę jej postępu aż do momentu gdy jej składniki wyczerpią się.
Na Spider's Web sporo piszemy o naukowych aspektach procesu jakim jest życie
W nowym badaniu naukowcy postanowili znaleźć przykłady autokatalizy, która zachodzi poza środowiskiem związków organicznych. Skupili się na tzw. cyklach komproporcjonowania, które mogą generować wiele kopii jednej cząsteczki. Jeśli produkty tych cykli mogą być wykorzystywane jako materiały wyjściowe kolejnych, co napędzało by występowanie kolejnych, można by mówić o autokatalizie.
To jest dopiero research!
Aby znaleźć te reakcje naukowcy wykonali nie lada pracę. Przeanalizowali dane pochodzące z ponad dwóch stuleci badań prowadzonych na całym świecie, które zostały opublikowane i zdigitalizowane w różnych językach. Ostatecznie wytrwałym naukowcom udało się odkryć 270 różnych cykli reakcji autokatalitycznych.
Wniosek jaki z tego wynika, jest taki, że autokataliza może nie być wcale tak rzadka jak nam się do tej pory wydawało. Zamiast tego bardzo możliwe, że stanowi ona ogólną cechę wielu różnych środowisk. I to nawet takich, które naprawdę różnią się od Ziemi pod wieloma względami. Naukowcy odkryli nawet takie autokatalityczne cykle, w których uczestniczyły gazy szlachetne, które niezwykle rzadko wchodzą w reakcje chemicznie z innymi pierwiastkami.
Jeśli nawet stosunkowo obojętny gaz, taki jak ksenon może brać udział w autokatalizie, to według naukowców istnieją solidne podstawy, by przypuszczać, że autokataliza zachodzi łatwiej w przypadku innych pierwiastków niż węgiel.
Co istotne większość z odkrytych 270 cykli nie wykorzystywała związków organicznych. Niektóre przebiegały głównie przy udziale pierwiastków, które są nieobecne lub niezwykle rzadkie w formach życia na Ziemi. Mówimy tu o takich pierwiastkach jak rtęć lub radioaktywny tor. Wiele cykli prawdopodobnie może zachodzić także tylko w ekstremalnie wysokich lub niskich temperaturach lub ciśnieniach.
Jeszcze jedną cechą, która przemawia na korzyść większości wykrytych procesów autokatalitycznych, jest ich prostota. Jedynie dwie reakcje wystarczyły do pełnej autokatalizy w dominującej liczbie przypadków.
Naukowcy zauważyli także, że możliwe jest łączenie wielu cykli w jeden, nawet jeśli bardzo się od siebie różnią. Może to prowadzić do samopodtrzymujących się reakcji chemicznych, które generują różnorodną paletę cząsteczek co prowadzi do wytworzenia naprawdę dużej złożoności produktów.
Naukowcy studzą jednak nadmierny entuzjazm
Podkreślają, że nie mamy pewności, na ile prawdopodobne są takie cykle. Nie ma żadnej gwarancji, że wszystkie zebrane w omawianym badaniu przykłady można urzeczywistnić w laboratorium lub znaleźć na innych obiektach w kosmosie. Niemożliwe może być bowiem idealne odtworzenie warunków, jakie mogły być konieczne do zaistnienia takich reakcji.
