Νέα έρευνα υποδηλώνει ότι τα αμινοξέα, τα θεμελιώδη συστατικά της ζωής, ενδέχεται να έφτασαν στη Γη μεταφερόμενα από κόκκους διαστρικής σκόνης, συμβάλλοντας πιθανώς στις απαρχές της ζωής όπως τη γνωρίζουμε.
Σε μια μελέτη που δημοσιεύτηκε στο Monthly Notices of the Royal Astronomical Society, ο Stephen Thompson, κύριος επιστήμονας της δέσμης ακτίνων (principal beamline scientist) του I11, και η Sarah Day, επιστήμονας της δέσμης ακτίνων (beamline scientist) του I11, διερεύνησαν αν αμινοξέα όπως η γλυκίνη και η αλανίνη θα μπορούσαν να αντέξουν στο ακραίο περιβάλλον του διαστήματος και τελικά να φτάσουν στη Γη προσκολλημένα σε σωματίδια κοσμικής σκόνης.
Τα αμινοξέα αποτελούν τη βάση των πρωτεϊνών και των ενζύμων που τροφοδοτούν κάθε βιολογική δραστηριότητα. Οι επιστήμονες αναρωτιούνται εδώ και καιρό αν αυτά τα απαραίτητα μόρια δημιουργήθηκαν στη Γη ή αν μεταφέρθηκαν από το διάστημα, και τα νέα ευρήματα υποδηλώνουν ότι η κοσμική σκόνη ενδέχεται να λειτούργησε ως ένας σημαντικός μηχανισμός μεταφοράς.
Δοκιμάζοντας την επιβίωση των αμινοξέων στο διάστημα
Για να ελέγξουν αυτή την θεωρία, οι ερευνητές δημιούργησαν μικροσκοπικούς κόκκους άμορφου πυριτικού μαγνησίου, το οποίο αποτελεί κοινό συστατικό της κοσμικής σκόνης, και τοποθέτησαν στις επιφάνειές τους τα αμινοξέα γλυκίνη, αλανίνη, γλουταμινικό οξύ και ασπαρτικό οξύ. Στη συνέχεια, η ομάδα χρησιμοποίησε φασματοσκοπία υπερύθρου και περίθλαση ακτίνων Χ σε σκόνη (μέσω συγχροτρονίου) για να παρατηρήσει πώς ανταποκρίθηκαν τα μόρια όταν οι πυριτικοί κόκκοι θερμάνθηκαν, προσομοιώνοντας τη σταδιακή θέρμανση που υφίστατο η σκόνη καθώς κινείται μέσα στο πρώιμο ηλιακό σύστημα.
Τα πειράματα έδειξαν ότι μόνο η γλυκίνη και η αλανίνη παρέμειναν προσκολλημένες στα πυριτικά σωματίδια. Και τα δύο αμινοξέα σχημάτισαν κρυσταλλικές δομές, ενώ η αλανίνη ειδικότερα παρέμεινε σταθερή ακόμη και σε θερμοκρασίες που υπερέβαιναν κατά πολύ το σημείο τήξης της. Οι ερευνητές παρατήρησαν επίσης διαφορές μεταξύ των δύο κατοπτρικών μορφών της αλανίνης (L- και D-αλανίνη), με την L-αλανίνη να αντιδρά πιο έντονα στη θερμότητα από τη D-μορφή της. Η γλυκίνη συμπεριφέρθηκε διαφορετικά, καθώς αποκολλήθηκε από την πυριτική επιφάνεια σε θερμοκρασίες χαμηλότερες από το κανονικό όριο αποσύνθεσής της, γεγονός που υποδηλώνει ότι διαχωρίστηκε από τον κόκκο αντί να υποστεί χημική διάσπαση.
Για να διερευνήσει περαιτέρω τον ρόλο της χημείας της επιφάνειας της σκόνης, η ομάδα παρήγαγε δύο σειρές κόκκων άμορφου πυριτικού υλικού και υπέβαλε τη μία σειρά σε θερμική επεξεργασία πριν προσθέσει τα αμινοξέα. Αυτή η διαδικασία αφαίρεσε άτομα υδρογόνου από την επιφάνεια, δημιουργώντας πυριτικά άλατα με διακριτές επιφανειακές ιδιότητες. Διαπιστώθηκε ότι αυτές οι διαφορές επηρέασαν τις θερμοκρασίες στις οποίες απελευθερώθηκαν τα αμινοξέα, αναδεικνύοντας πώς ανεπαίσθητες παραλλαγές στη σύσταση της σκόνης θα μπορούσαν να επηρεάσουν την επιβίωση των μορίων στο διάστημα.
Αυτές οι μικρές διαφορές ενδέχεται να είχαν καθοριστική σημασία για το είδος των μορίων που τελικά «έσπειραν» τη ζωή στη Γη.
Παρόλο που η μελέτη περιορίστηκε σε ένα μόνο συστατικό της κοσμικής σκόνης, τα ευρήματα θα μπορούσαν να υποδείξουν την ύπαρξη ενός πιθανού “αστρο-ορυκτολογικού μηχανισμού επιλογής”: Μιας φυσικής διαδικασίας φιλτραρίσματος όπου το περιορισμένο εύρος διαθέσιμων επιφανειών των κόκκων σκόνης σημαίνει ότι μόνο συγκεκριμένα αμινοξέα καταφέρνουν να προσκολληθούν σε αυτούς.
Τα αμινοξέα σχηματίζονται μέσα στους παγωμένους μανδύες που καλύπτουν τους κόκκους κοσμικής σκόνης, και ένας τέτοιος μηχανισμός θα ενεργοποιούνταν καθώς οι παγωμένοι μανδύες εξαχνώνονται στο διάστημα –μαζί με τα αμινοξέα που περιέχουν– όταν οι κόκκοι σκόνης διασχίζουν τη λεγόμενη “γραμμή χιονιού” (snow line) και έρχονται αντιμέτωποι με τις θερμότερες, εσωτερικές περιοχές του πρώιμου ηλιακού συστήματος. Αυτό, με τη σειρά του, θα μπορούσε να έχει επηρεάσει το ποια μόρια μεταφέρθηκαν τελικά στη Γη, διαμορφώνοντας το πρώιμο απόθεμα οργανικών ενώσεων του πλανήτη.
Μια κοσμική συνταγή για τη ζωή
Η μελέτη υποστηρίζει την ιδέα ότι τα αμινοξέα που σχηματίστηκαν στους διαστρικούς παγωμένους μανδύες θα μπορούσαν να έχουν μεταφερθεί σε κόκκους πυριτικής σκόνης και να επιβιώσουν αρκετά ώστε να παραδοθούν στη Γη. Αυτό πιθανότατα συνέβη μεταξύ 4,4 και 3,4 δισεκατομμυρίων ετών πριν, μια περίοδο που οριοθετείται από τον σχηματισμό του φλοιού και των ωκεανών της Γης μετά το τέλος του λεγόμενου «Ύστερου Βαρέος Βομβαρδισμού» και την εμφάνιση των πρώτων μικροαπολιθωμάτων στο γεωλογικό αρχείο.
Μικρομετεωρίτες από την Ανταρκτική και δείγματα από κομήτες όπως ο Wild 2 και ο 67P/Τσουριούμοφ–Γκερασιμένκο έχουν δείξει υψηλές συγκεντρώσεις οργανικού υλικού, συμπεριλαμβανομένων αμινοξέων. Επιπλέον, παρόλο που οι προσκρούσεις κομητών και αστεροειδών —που αμφότεροι περιέχουν αμινοξέα— θα εξακολουθούσαν να συμβαίνουν εκείνη την εποχή, πιστεύεται ότι η εισροή μικρομετεωριτών ήταν τόσο υψηλή που πιθανότατα αποτελούσε την κυρίαρχη πηγή οργανικού άνθρακα στην πρώιμη Γη.
Αυτός ο “καταιγισμός” της επιφάνειας της Γης με διαστημική σκόνη πλούσια σε πρόδρομες ενώσεις της ζωής, θεωρείται ότι ενδεχομένως αναπλήρωσε τις περιορισμένες ποσότητες αμινοξέων που παρήχθησαν αποκλειστικά από γήινη σύνθεση, επιτρέποντας στη ζωή στη Γη να ξεκινήσει.
Η έρευνα της ομάδας προσθέτει ένα ζωτικό κομμάτι στο παζλ των απαρχών της ζωής. Δείχνει ότι οι κόκκοι της διαστρικής σκόνης δεν είναι απλοί φορείς μορίων – ενδέχεται να επηρεάζουν ενεργά το ποια οργανικά στοιχεία επιβιώνουν και φτάνουν σε πλανήτες όπως η Γη. Κατανοώντας αυτές τις διαδικασίες, οι επιστήμονες μπορούν να αντιληφθούν καλύτερα πώς θα μπορούσε να αναδυθεί η ζωή και αλλού στο σύμπαν.
Η μελέτη υπογραμμίζει επίσης τη σημασία της διεπιστημονικής έρευνας, η οποία συνδυάζει την αστρονομία, τη χημεία και τη γεωλογία, μαζί με τις προηγμένες πειραματικές τεχνικές που είναι διαθέσιμες σε μεγάλης κλίμακας ερευνητικές εγκαταστάσεις όπως το Diamond, για να διερευνήσει μία από τις αρχαιότερες ερωτήσεις της ανθρωπότητας σχετικά με τις απαρχές της ζωής.
