Wenus skrywa zaskakujące warunki dla życia. Jest nowy trop

Wenus pod wieloma względami przypomina Ziemię. Ma zbliżone rozmiary i prawdopodobnie podobną historię powstawania. Różnice pojawiają się wtedy, gdy spojrzymy na warunki panujące na jej powierzchni. Temperatura sięga tam około 465 stopni Celsjusza, a ciśnienie atmosferyczne jest mniej więcej 90 razy większe niż na powierzchni Ziemi.

To wystarczy, aby praktycznie wykluczyć możliwość przetrwania znanych nam organizmów na powierzchni planety. Sytuacja wygląda jednak inaczej kilkadziesiąt kilometrów wyżej. Na wysokości około 48–64 km znajdują się warstwy chmur, gdzie temperatura i ciśnienie są znacznie łagodniejsze.

Nie oznacza to oczywiście, że w chmurach Wenus istnieje życie, choć takie hipotezy istnieją. Pojawia się natomiast inne pytanie, czy podstawowe cząsteczki, które mogłyby uczestniczyć w procesach biologicznych, są w stanie przetrwać w tym środowisku?

Chmury Wenus składają się w około 98 proc. z kwasu siarkowego. Z ziemskiego punktu widzenia jest to środowisko skrajnie agresywne. Stężony kwas siarkowy potrafi rozpuszczać metale i niszczyć wiele cząsteczek organicznych, dlatego przez długi czas trudno było traktować atmosferę Wenus jako miejsce, w którym mogłaby funkcjonować skomplikowana chemia związana z życiem.

Naukowcy z MIT postanowili sprawdzić, czy założenie to rzeczywiście dotyczy wszystkich potencjalnych składników biologii. Tym razem zainteresowali się peptydami, czyli krótkimi łańcuchami aminokwasów.

Peptydy są istotne, ponieważ aminokwasy można traktować jako jedne z podstawowych cegiełek chemii życia. Dłuższe łańcuchy aminokwasów tworzą białka, a białka pełnią w organizmach ogromną liczbę funkcji. Sama obecność peptydów nie byłaby więc dowodem życia na Wenus, ale ich zdolność do przetrwania i przyjmowania określonych struktur jest ważną informacją dla badań nad możliwością powstania tam biologii.

Wyniki badań opublikowano w Proceedings of the National Academy of Sciences.

Badania te wykazały, że kwasy nukleinowe, budulec DNA, mogły pozostać nienaruszone w silnie kwaśnych warunkach, podobnie jak lipidy i aminokwasy. Kolejnym krokiem było ustalenie, czy peptydy, krótkie łańcuchy aminokwasów, mogą przetrwać, a co ważniejsze, czy mogą następnie składać się w kształty, które mogłyby nadać im funkcje biologiczne.

Naukowcy umieścili badane peptydy w niemal czystym kwasie siarkowym i obserwowali ich zachowanie za pomocą spektroskopii NMR. Technika ta pozwala analizować właściwości jąder atomowych i na tej podstawie określać strukturę cząsteczek.

Wynik okazał się interesujący. Badane peptydy nie rozpadały się szybko, lecz pozostawały stabilne przez wiele tygodni. Wcześniej zakładano, że tak silnie kwaśne środowisko powinno bardzo szybko niszczyć tego rodzaju związki.

Jednym z możliwych wyjaśnień jest brak wody. Stężony, 98-procentowy kwas siarkowy zawiera jej bardzo niewiele. Tymczasem woda jest niezbędna do hydrolizy, czyli reakcji chemicznej, która może prowadzić do rozpadu wiązań peptydowych. W tym przypadku niezwykle agresywne środowisko okazuje się pod pewnym względem mniej destrukcyjne, niż można byłoby oczekiwać.

Jeszcze ciekawsze było to, co stało się później. Naukowcy nie poprzestali na sprawdzeniu, czy peptydy pozostają całe. Zbadali również ich kształt.

Jeden z analizowanych związków, oznaczony jako HHQ, jest syntetycznym peptydem składającym się z siedmiu aminokwasów. W wodzie przyjmuje strukturę płaskich arkuszy beta, które mogą następnie łączyć się w długie włókna.

W skoncentrowanym kwasie siarkowym HHQ zachowywał się zupełnie inaczej. Przyjmował kształt pętli przypominającej grecką literę omega. Tego rodzaju struktury występują również w niektórych naturalnych białkach i mogą łączyć ze sobą inne elementy ich budowy.

Podobne pętle zaobserwowano również w przypadku dwóch pozostałych badanych peptydów. Według naukowców cząsteczki kwasu siarkowego mogą działać jak swego rodzaju rusztowanie, które stabilizuje odpowiednio ułożony fragment peptydu.

Sama trwałość cząsteczki to jeszcze za mało. Aby białko lub podobny związek mógł pełnić określoną funkcję biologiczną, jego budowa przestrzenna ma ogromne znaczenie. To właśnie kształt pozwala cząsteczkom rozpoznawać inne związki i wchodzić z nimi w określone interakcje.

Tutaj trzeba zachować ostrożność. Badanie nie wykazało istnienia życia na Wenus ani nawet tego, że peptydy rzeczywiście wykonują tam funkcje biologiczne. Pokazuje coś bardziej podstawowego, pewne cząsteczki, które mogłyby mieć znaczenie dla biologii, są zdolne do przetrwania w środowisku, które wcześniej uznawano za dla nich zabójcze, i mogą przyjmować uporządkowane struktury.

To przesuwa granicę tego, co można uznać za potencjalnie sprzyjające życiu. Poszukiwania pozaziemskiej biologii często koncentrują się na światach posiadających ciekłą wodę na powierzchni. Ziemia jest tutaj podstawowym punktem odniesienia, ponieważ wszystkie znane nam organizmy wykorzystują właśnie taki rodzaj środowiska.

Wenus pokazuje jednak, że natura może oferować znacznie więcej możliwości. Jeśli określone cząsteczki potrafią zachować stabilność i organizować się w skrajnie kwaśnym środowisku, nie można automatycznie wykluczać planet tylko dlatego, że nie przypominają Ziemi.

Na powierzchni panują warunki praktycznie uniemożliwiające funkcjonowanie ziemskiego życia. Kilkadziesiąt kilometrów wyżej znajduje się jednak atmosfera o temperaturach znacznie bliższych tym, które znamy z Ziemi.

Co więcej, meteoroidy i meteoryty nieustannie dostarczają do atmosfer planet różnego rodzaju materiału. W przypadku Wenus oznacza to możliwość pojawiania się tam aminokwasów i innych związków, które mogłyby stanowić surowiec dla bardziej złożonej chemii. Nie wiadomo jednak, jak długo takie związki mogą pozostawać w atmosferze i czy kiedykolwiek mogłyby zostać wykorzystane w procesach prowadzących do powstania organizmów.

Najważniejszy wniosek z badań nie brzmi oczywiście: na Wenus znaleziono życie. Do takiego stwierdzenia jest bardzo daleko. Chodzi raczej o to, że chemia potencjalnie związana z życiem może działać w warunkach, które z perspektywy ziemskiej biologii wydają się skrajnie nieprawdopodobne.