Бліде обличчя Венери приховує ворожу реальність, що ховається під її хмарами, непридатну для форм життя, як ми їх знаємо. Кислотні дощі та густа атмосфера з вуглекислого газу викликають підвищення температури поверхні приблизно до 467 °C (872 °F), а атмосферний тиск приблизно в 93 рази перевищує рівень моря на Землі.
Однак самі хмари, які майже повністю складаються з сірчаної кислоти, викликали цікавість астробіологів протягом десятиліть, особливо на верхніх рівнях, де умови навколишнього середовища можуть вмістити рідини та органічні молекули, принесені метеорними потоками. Дехто бачить хмари як можливість перевірити, чи можуть форми життя не тільки зберігати концентровану сірчану кислоту, але й покладатися на неї замість води.
Останніми роками планетолог Массачусетського технологічного інституту Сара Сігер та її команда показали, як хімічні зв’язки в амінокислотах і основах нуклеїнових кислот – будівельних блоках білків і ДНК і РНК відповідно – можуть виживати в концентрованій сірчаній кислоті. Чим концентрованіша сірчана кислота, тим менше молекул води може викликати гідроліз, який розриває хімічні зв’язки молекули.
У дослідженні, опублікованому в Праці Національної академії наук Сполучених Штатів Америкикоманда показала, що деякі пептиди або ланцюги амінокислот можуть залишатися недоторканими в концентрованій сірчаній кислоті. І вони можуть піти на крок далі і скластися в характерний вузол, який називається омега-кільцем, який може надати цим ланцюгам біологічні функції.
«Цього не повинно статися, але це відбувається», — сказав співавтор Януш Петковський, астробіолог з Університету науки і технологій у Вроцлаві, Польща. Він є давнім колегою Сігера, який у жовтні прийме участь в університеті Торонто.
Виявивши ці закономірності, команда розвіяла гіпотезу про те, що концентрована сірчана кислота руйнує будь-який пептид, з яким вона контактує. Відкриття може означати розширення пошуків ознак життя за межами Землі в нових середовищах, які раніше вважалися занадто ворожими для підтримки біологічних функцій.
У кільцях Omega
Омега-кільця є однією з багатьох форм пептидів, які можна знайти в природі і, як відомо, зустрічаються у водній хімії. Вчені не думали, що такі зв’язки існують у концентрованій сірчаній кислоті; Вважалося, що наявність надлишку протонів і водневих зв’язків перешкоджатиме розгортанню будь-якої тривимірної структури.
У новій роботі дослідники протестували три синтезованих пептиди. Перебуваючи у воді, пептиди розташовувалися як плоскі листи без згортань. У концентрованій сірчаній кислоті їх згорнули в омега-кільця.
Не кожен пептид може залишатися стабільним у кислоті, не кажучи вже про покриття. Кілька років тому команда Сігера повідомила, що дипептиди розкладаються в кислоті. Але останні дослідження спонукали астробіологів переглянути популярні припущення про поведінку органічних сполук у навколишньому середовищі.
«Дивно те, що деякі пептиди стабільні, а деякі ні», — сказав Мартін Рам, квантовий хімік і астробіолог з Технологічного університету Чалмерса, який не брав участі в дослідженні. Коментуючи кільце омега, він сказав: «Здається, це не схоже на випадкову котушку».
Однак Рахман був «менш упевнений» щодо інтерпретації цих пептидів як омега-кілець. Дослідники використовували спектроскопічну техніку під назвою ядерний магнітний резонанс для визначення структур, застосовуючи магнітне поле до пептидів і спостерігаючи за рекомбінацією їхніх атомів. Але програмне забезпечення для моделювання дослідників не було розроблено для інтерпретації структур у середовищі сірчаної кислоти.
Незважаючи на те, що концентрована сірчана кислота є «вивченим» розчинником, за словами Петковскі, він сказав, що команда взяла контроль, щоб уникнути упередженості в своїх структурних моделях, і виявила, що три досліджувані пептиди мають «трохи» різні зігнуті омега-кільця. Петлі знову з’являлися під кожною гіпотезою, яка була іншою та була перевірена.
Життя в кислому середовищі
Можливо, ще занадто рано говорити про те, чи мають ці омега-кільця біохімічні функції, частково тому, що самі дослідження не обов’язково припускають це. «Якщо всі вони зберуться в одній речі (омега-кільцях), це може бути погано для життя», — сказав Рам. Це пояснюється тим, що жоден із пептидів не збирається в інші структури, необхідні для життя, як ми його знаємо, такі як листи та спіралі.
Петковський сказав: «У нас попереду багато роботи. Хоча він погодився з Рахманом, що поширеність омега-кілець не обов’язково вказує на існування, він зазначив, що команда тільки почала експериментувати з різними пептидами та досліджувати багато можливих форм пептидів і амінокислотних послідовностей, окрім тих, які зустрічаються в житті на Землі. «Один напрямок дослідження насправді розглядає сірчану кислоту як розчинник для життя».
«З астробіологічної точки зору, сірчана кислота може бути в багатьох місцях, можливо, на Венері», — сказав Рам. «Тож розуміння того, що в ньому може жити, яка хімія може статися незалежно від цього, буде важливим. [of] пов’язано це з життям чи ні».
Отже, додав він, «ми можемо дізнатися, що ми збираємося знайти, коли підемо туди».
Ця стаття спочатку була опублікована в EOS Magazine.
