PREMA jednoj od glavnih teorija o abiogenezi, život na Zemlji nastao je od organskih spojeva koje su sa sobom donijeli meteoriti.
U biologiji je abiogeneza, kemijska evolucija koja je prethodila biološkoj, prirodni proces kojim je život nastao iz neživih tvari, kao što su jednostavni organski spojevi.
Pobornici teorije o meteoritima smatraju da je ona posebno plauzibilna jer skraćuje vrijeme potrebno za abiogenezu, budući da su ključni sastojci potrebni za nju mogli nastati u svemiru puno prije nego što su uvjeti na Zemlji postali pogodni za život.
Zbunjujuća odsutnost nekoliko baza
Znanstvenici su već ranije na kometima, asteroidima i meteoritima otkrili brojne organske spojeve, uključujući i neke aminokiseline i građevne blokove DNA.
DNA se sastoji od četiri glavna građevna bloka - nukleotidnih baza zvanih adenin (A), timin (T), citozin (C) i gvanin (G).
RNA, koju neki znanstvenici smatraju izvornom molekulom života, također se sastoji od baza A, C i G, no u njoj timin zamjenjuje uracil (U).
Dvije od nukleotidnih baza - A i G - spadaju u spojeve koji se nazivaju purini, dok su ostale pirimidini. Znanstvenici su ranije na meteoritima uspjeli pronaći brojne purine, uključujući i one koji nisu zastupljeni u DNA, ali ne i manje molekule pirimidine. Odsutnost pirimidina, a time i baza T, C i U, dugo je bila misterij jer su laboratorijski eksperimenti koji su simulirali uvjete u svemiru sugerirali da su i purini i pirimidini mogli nastati tijekom kemijskih reakcija izazvanih svjetlom u međuzvjezdanim molekularnim oblacima ili na svemirskim stijenama.
Nova, sofisticirana metoda analize
U novoj studiji, objavljenoj u časopisu Nature Communications, znanstvenici su konačno, sofisticiranom tehnologijom, u meteoritima koji su stigli na Zemlju uspjeli identificirati sve pirimidine i purine koji se nalaze u DNA i RNA.
Kako su to učinili? Autori studije krenuli su od pretpostavke da C i T u ranijim analizama nisu otkriveni zato što su se mogli razgraditi prilikom izvlačenja uzoraka budući da su njihove strukture delikatnije. Naime, u ranijim eksperimentima znanstvenici su zrna meteorita stavljali u vruću kupku koja je sadržavala mravlju kiselinu kako bi izdvojili tražene molekule.
Tim je stoga u svojoj analizi odlučio koristiti hladnu vodu umjesto vruće mravlje kiseline, koja je vrlo reaktivna i mogla je uništiti krhke molekule pirimidina. Osim toga, upotrijebili su najsuvremenije analitičke tehnike, stotinjak puta osjetljivije od prijašnjih. One su izvorno dizajnirane za genetska i farmaceutska istraživanja u kojima je nužno otkriti vrlo male količine kemijskih spojeva.
"Ova grupa uspjela je razviti tehniku koja više nalikuje hladnom mariniranju nego vrućem čaju tako da je sposobna izvući osjetljivije spojeve", rekao je Jason Dworkin, koautor rada iz NASA-e.
"Bio sam zapanjen što su uspjeli vidjeti citozin, koji je vrlo krhak", dodao je.
Tim je analizirao uzorke s tri meteorita - Murchison, Murray i Tagish Lake - bogata ugljikom, za koje su ranija istraživanja pokazala da su mogli biti domaćini kemijskih reakcija u kakvima nastaju nukleotidne baze.
U meteoritima su T, C i U otkriveni u razinama od nekoliko dijelova na milijardu. Ti su spojevi bili prisutni u koncentracijama sličnim onima kakve su bile predviđene pokusima koji repliciraju uvjete koji su postojali prije formiranja Sunčevog sustava. Osim baza T, C i U za kojima su tragali, znanstvenici su također otkrili druge pirimidine koji se ne nalaze u DNA ili RNA.
"Ovo je dodavanje sve više dijelova slagalice; sada je utvrđeno da meteoriti sadrže i šećere i baze", rekao je Dworkin, dodavši da je uzbudljivo vidjeti napredak u razumijevanju nastanka temeljnih molekula biologije u svemiru.
Misteriozan manjak pirimidina
Tim za sada nije pronašao odgovor na pitanje zašto na meteoritima ima toliko mnogo manje pirimidina nego purina. No autori studije smatraju da bi odgovor mogao biti u činjenici da purini u svojoj molekularnoj strukturi imaju peterokutni prsten poznat kao imidazol, a pirimidini ga nemaju.
Naime, imidazol se može lako stvarati u prirodnim kemijskim reakcijama, a također može djelovati kao primitivni katalizator za pokretanje kemijskih reakcija potrebnih za stvaranje purina.
Nova studija značajna je i zbog toga što predstavlja novi model za izvlačenje informacija iz asteroida u budućnosti. Ova tehnika mogla bi se koristiti u analizi uzoraka s asteroida Bennu koji bi 2023. u sklopu misije OSIRIS-REx trebali stići na Zemlju.