Версія для друку
Четвер, 30 квітня 2020 11:32

Вчений змоделював Всесвіт, щоб дізнатися, як з’явилося життя на Землі

Вчений змоделював Всесвіт, щоб дізнатися, як з’явилося життя на Землі
Вчені вважають, що життя на Землі виникло в результаті випадкового перетасовування неживої матерії, яка в кінцевому підсумку привела до утворення будівельних блоків життя.

Нещодавно дослідники виявили творчий підхід до з’ясування ймовірності самовільного виникнення життя з неорганічної речовини — процесу, званого абіогенезом. У цьому дослідженні Томонори Тотані, професор астрофізики з Токійського університету, змоделював мікроскопічний світ молекул через шкалу усього Всесвіту, щоб побачити, чи є абіогенез вірогідним кандидатом для виникнення життя. По суті, він дивився на те, чи було у Всесвіті достатньо зірок з придатними для життя планетами, щоб могло виникнути життя.

Його результати, опубліковані в журналі «Nature», показують, що шанси для виникнення життя таким чином не дуже великі, принаймні, для спостережуваного Всесвіту.

«Я сподівався знайти хоча б один реалістичний шлях абіогенеза», — сказав Тотані в інтерв’ю Live Science. «Іноді люди стверджують, що ймовірність абіогенеза неймовірно мала і що наука не може зрозуміти походження життя. Я, як вчений, мріяв знайти наукове пояснення того, чому ми тут».

Дослідження Тотані розглядає провідну гіпотезу абіогенеза, що життя, яким ми її знаємо, почалася в тому, що дослідники називають світом РНК. Ця гіпотеза припускає, що до еволюції білків і дволанцюжкової генетичної молекули, званої ДНК, або дезоксирибонуклеїнової кислоти, яка сьогодні є основою життя на Землі, у світі домінували схожі, але менш ефективні молекули, звані РНК або рибонуклеїнові кислоти.

У цьому світі РНК була першою молекулою, здатної копіювати й зберігати інформацію, а також запускати й прискорювати хімічні реакції — дві основні характеристики життя на Землі. Цей світ був би більш примітивним молекулярним світом для хімії на основі ДНК-білка, яка визначає життя сьогодні.

Попри примітивність, РНК складається з багатьох хімічних речовин, які називаються мономерами, що з’єднуються разом, утворюючи полімер. Зокрема, РНК складається з ланцюжка молекул на основі азоту, званих нуклеотидами. Дослідники вважають, що для того, щоб РНК виконувала свою важливу функцію самокопіювання, вона повинна складатися з ланцюжка нуклеотидів завдовжки понад 40-60 нуклеотидів.

Отже, ці молекули РНК, що складаються як мінімум з 40-60 нуклеотидів, з’явилися самостійно?

Експериментально показано, що нуклеотиди випадковим чином організовуються в РНК при достатній кількості часу і в правильних умовах. Але ці експерименти показують, що достаток РНК швидко зменшується з довжиною їх ланцюгів, і ні один з експериментів не може послідовно виробляти нитки довше 10 мономерів.

«Експериментально підтверджено, що полімеризація РНК може відбуватися шляхом простого випадкового процесу», — сказав Тотані. «У деяких експериментах стверджувалося, що було отримано понад 50 (довга мономерна) РНК, але вони не відтворювані».

Модель Тотані використовує найбільш консервативний метод полімеризації РНК, де кожен мономер випадково приєднується один за одним, поки не утворюється ланцюжок мономерів. Вчені припустили, що полімери (кожен з яких складається з декількох мономерів) можуть приєднуватися одне до одного, щоб прискорити процес, але Тотані сказав, що такий процес «дуже спекулятивний і гіпотетичний».

Життя, як воно є

Вчені вважають, що життя з’явилася на Землі приблизно через 500 мільйонів років після утворення планети. Враховуючи, що в спостережуваному Всесвіті приблизно 10 секстильйонів (10 ^ 22) зірок, може здатися, що шанси життя у Всесвіті повинні бути хорошими. Але дослідники виявили, що випадкове утворення РНК довжиною понад 40 неймовірно малоймовірно, враховуючи кількість зірок у нашому космічному сусідстві.

В спостережуваному Всесвіті дуже мало зірок з населеними планетами, щоб абіогенез міг відбутися протягом часу життя, що виникає на Землі.

«Однак у Всесвіті є щось більше, ніж те, що ми спостерігаємо», — йдеться в заяві Тотані. «У сучасній космології вважається, що Всесвіт пережив період швидкої інфляції, створюючи широку область розширення за горизонтом того, що ми можемо спостерігати безпосередньо. Фактор цього більшого обсягу (зірок з населеними планетами) в моделі абіогенеза надзвичайно збільшує шанси на життя».

Після того, як наш Всесвіт виник 13,8 мільярда років тому під час Великого вибуху, він пережив період швидкого розширення, який триває і сьогодні. Якщо ми розглядаємо Всесвіт як буханець хліба, який випікається в духовці, наш спостережуваний Всесвіт подібний пухирцю повітря, захопленого в тісті, де стінки міхура — найдільша відстань, яку світло може пройти після Великого вибуху. По мірі того, як буханець підіймається, наш міхур зростає, в той час як інші ділянки повітря всередині хліба йдуть все далі. Наша спостережувана бульбашка повітря — це все, що ми можемо бачити, хоча інша частина буханця там.

Передбачається, що весь Всесвіт може містити понад 10100 зірок. Коли Тотані врахував це, він виявив, що поява життя вже не була неймовірною. Це може бути гарною новиною для гіпотези світу РНК, хоча це також може означати, що пошук життя у Всесвіті — безнадійна справа.

Якщо життя вперше зародилася в РНК, «життя на Землі було створене з дуже рідкісним шансом отримання довгого полімеру РНК», — сказав Тотані. «Швидше за все, Земля — єдина планета, яка несе життя в спостережуваному Всесвіті. Я передбачаю, що майбутні спостереження або дослідження позаземного життя не дадуть жодних позитивних результатів».

Якщо випадково, життя виявиться в іншому місці в нашому космічному сусідстві, Тотані вважає, що воно, ймовірно, того ж походження, що й життя на Землі. Життя, можливо, було пов’язане з кометами і астероїдами в міжпланетному або міжзоряному просторі, засіваючи локальний Всесвіт життям з одного джерела. Робота Тотані далека від відповіді на одне з найбільш екзистенціальних питань науки, але воно може направляти подальші дослідження про походження життя. Чи ми одні у Всесвіті, досі залишається без відповіді, але якщо цифри Тотані говорять нам що-небудь, ми не повинні робити ставку на це.

Джерело

 



Оцініть матеріал!
(0 голосів)


Переглядів: 205

Останні новини

Схожі новини

Авторизуйтесь, щоб мати можливість залишати коментарі

Нагадуємо Вам, що редакція видання не несе відповідальності за зміст матеріалів, які розміщені користувачами сайту.