Обнаружение ДНК или его внеземного эквивалента может быть жизненно важным техническим прорывом для будущих миссий к Марсу и спутникам внешней части Солнечной системы.
В недавнем докладе, опубликованном в журнале «Astrobiology», Стивен Беннер из Организации по изучению прикладной молекулярной эволюции во Флориде обосновал генетический подход к обнаружению жизни. Его точкой отсчета стало утверждение о том, что любая форма жизни на Земле или где-то еще будет нуждаться в генетическом коде, дающем возможность протекать эволюции по Дарвину. Для этого молекула, содержащая код, должна обладать способностью создавать копии самой себя, и некоторые из них должны быть несовершенными, чтобы тоже обладать способностью создавать копии самих себя.
Конечно, наша собственная ДНК совершает это все, но генетический код не обязательно будет нуждаться в ДНК. Любой вид молекулы с повторяющимися зарядами может оказаться подходящим. Они могут быть негативными, как фосфатные группы в ДНК, или позитивными, как это характерно для аммиачных групп.
ДНК также обладает двумя свойствами, которые делают ее идеально подходящим материалом для эволюции по Дарвину: изменение закодированной информации не влияет на ее физические свойства (к примеру, неважно, какая информация содержится, растворимость молекулы в воде остается без изменений); и ячейки, хранящие информацию, обладают примерно одинаковым размером, что позволяет добиться структурной стабильности. Мы могли бы ожидать, что генетическая молекула с другой планеты будет обладать схожими свойствами, будучи или не будучи ДНК.
Эти открытия должны помочь в планировании будущих миссий по обнаружению жизни в космосе. Количество генетического материала, содержащегося в образцах, собранных в одной из таких миссий (к примеру, в воде, добытой из ледяных гейзеров спутника), вероятнее всего, будет крайне мало. Как бы там ни было, хоть полимеры с повторяющимся негативным зарядом сильно привлекают полимеры с повторяющимся положительным зарядом, должно быть так, чтобы генетический материал мог быть даже в самых малых количествах.
Беннер предполагает, что что-то простое типа волновода с зарядами, закрепленными на поверхности, будет полезен для обнаружения инопланетных генетических молекул. А система обнаружения с использованием спектроскопии не потребует использования реагентов и подвижных частей, что является идеалом для любой миссии с использованием роботов. Используя флуоресцентную пометку ДНК может многократно увеличить чувствительность и позволить обнаружить жизнь в концентрациях в миллион раз меньше, чем в земных океанах. По этим причинам Беннер предполагает, что инструменты для обнаружения молекул, несущих генетическую информацию, должны использоваться первыми в поиске внеземной жизни, в частности – в миссиях к водным мирам типа Энцелада и Европы в ближайшем будущем.
В современных условиях в планах для миссий типа «Enceladus Life Finder» (ELF) не будет использоваться подход Беннера. Однако, будет смысл узнать, будут ли предлагаемые им методы применимыми для последующих миссий. Сначала это стоит протестировать на инструментах на Земле.
В принципе, подход Беннера очень силен, так как он – общий, и не потребует большого объема априорных знаний об исследуемых планетах. Мы не знаем, содержит ли инопланетная жизнь ДНК, но станет возможно использовать молекулу со схожими свойствами, если в качестве доступного раствора будет выступать вода, которая, вне всякого сомнения, будет на Марсе и ледяных спутниках.
Поиск других видов биосигнатур типа органических соединений или гомохиральности (молекул с одинаковой «хиральностью»), которые часто предлагаются для миссий для обнаружения жизни – могут легко привести к результатам, которые будет сложны в интерпретации и неубедительны. Подход Беннера может стать действительно прорывным.