Анализ образцов с астероида Бенну, доставленных миссией NASA OSIRIS-REx, поставил перед учеными сложный вопрос: как отличить сложную неживую органику от следов биологической жизни. Для решения этой проблемы исследователи разработали систему LifeTracer, которая анализирует полный химический состав образцов, а не ищет отдельные биомаркеры.
Открытия на астероиде Бенну
В конце 2023 года ученые обнаружили в образцах с астероида Бенну ключевые строительные блоки жизни: все пять азотистых оснований ДНК и РНК, 14 из 20 аминокислот белков и множество других органических молекул. Однако критическим открытием стало почти равное соотношение лево- и правосторонних (хиральных) форм аминокислот.
На Земле вся биология использует почти исключительно «левые» аминокислоты. Равное распределение на Бенну указывает, что это предпочтение, вероятно, возникло уже на Земле, а не было привнесено из космоса. Это усложняет поиск однозначных признаков жизни, так как неживая материя может образовывать сложные органические смеси.
Принцип работы LifeTracer
Система LifeTracer, описанная в журнале PNAS Nexus, использует принципиально новый подход. Вместо поиска конкретных молекул (например, определенных аминокислот или липидов) она анализирует общие закономерности в наборах из десятков тысяч органических соединений. Идея основана на том, что жизнь создает молекулы с определенной функциональной целью (метаболизм, передача информации), что формирует уникальный химический «отпечаток», отличный от случайных абиотических процессов.
Методология и результаты
Исследователи проанализировали два типа образцов. Абиотические: восемь богатых углеродом метеоритов, содержащих химию ранней Солнечной системы. Биотические: десять земных образцов почвы и осадочных пород с остатками биологических молекул.
Образцы обрабатывались для экстракции органики, которая затем анализировалась с помощью масс-спектрометрии, разбивающей молекулы на фрагменты. Алгоритм машинного обучения LifeTracer не восстанавливал каждую молекулу, а искал паттерны в массивах этих фрагментов. Система успешно научилась различать два типа образцов.
Ключевым фактором стало не наличие отдельных соединений, а общее распределение и свойства тысяч молекул. Например, в метеоритах чаще встречались летучие соединения и специфические серосодержащие молекулы вроде 1,2,4-тритиолана, а в земных образцах — продукты биологических процессов.
Значение для будущих миссий
LifeTracer не является абсолютным детектором жизни, но предоставляет мощный инструмент для оценки вероятности биологического происхождения сложных органических смесей. Это особенно важно для предстоящих миссий по возвращению образцов с Марса, его спутников (Фобос, Деймос) и ледяных спутников планет-гигантов (Европа, Энцелад), где ожидается смесь органики разного происхождения.
Подход, основанный на химическом «ландшафте», а не на отдельных земноподобных биомаркерах, увеличивает шансы обнаружить жизнь, даже если ее биохимия отличается от земной.
VK
OK
Telegram
Дзен