Планетологи обнаружили все пять нуклеиновых оснований в грунте астероида Рюгу, доставленного на Землю межпланетной станцией «Хаябуса-2». Сравнение свойств грунта Рюгу с веществом астероида Бенну и углеродистых метеоритов говорит о том, что нуклеотиды в их родительских телах могли образовываться похожим образом по всей Солнечной системе, что, в конечном итоге, способствовало занесению на молодую Землю пребиотических молекул. Статья опубликована в журнале Nature Astronomy.
Ответ на вопрос о том, как именно зародилась жизнь на нашей планете, не может быть полным без понимания того, как формировались основные молекулы, необходимые для существования жизненных форм, и каким образом они оказались на молодой Земле. Одним из основных типов таких молекул являются нуклеотиды, которые составляют нуклеиновые кислоты (ДНК и РНК) и участвуют во многих биохимических процессах внутри клеток. Случаи обнаружения нуклеотидов в веществе метеоритов типа углистых хондритов, а также грунте астероида Бенну, показывают, что такие молекулы не были уникальными для Земли, а могли возникать в межзвездной среде за счет абиотических процессов, после чего попадать на планетарные тела в ходе бомбардировок.
Группа планетологов во главе с Тосики Когой (Toshiki Koga) из Японского агентства по морским и земным наукам и технологиям опубликовала результаты сравнительного анализа двух образцов грунта астероида Рюгу и образца углеродистого метеорита Оргей при помощи методов жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии высокого разрешения с электрораспылительной ионизацией. Образец A0480 был собран станцией «Хаябуса-2» с поверхности Рюгу, в то время как C0108 был взят из приповерхностного слоя астероида.
Рюгу известен как один из трех астероидов (помимо Итокавы и Бенну), грунт с которых был доставлен на Землю и стал предметом всестороннего анализа. В веществе Рюгу был найден ряд аминокислот, витамин РР, а также урацил — один из нуклеотидов. Однако первичные исследования грунта астероида на предмет разнообразия нуклеотидов выглядели неполными по сравнению с результатами анализа вещества метеоритов и астероида Бенну, поэтому в текущей работе ученые решили сосредоточиться на поиске этих молекул. Метеорит Оргей исследователи взяли в качестве сравнительного эталона из-за его сходства с образцами Рюгу.
Анализ выявил наличие в образцах с Рюгу всех пяти нуклеиновых оснований (аденина, гуанина, цитозина, тимина и урацила), а также подтвердил наличие витамина PP. Все найденные нуклеиновые основания не являются земными загрязнениями и возникли за счет абиогенных процессов. Кроме того, были найдены мочевина, этаноламин и несколько аминокислот. В частицах грунта из приповерхностного слоя Рюгу общее содержание нуклеотидов было в три раза больше, чем в частицах, взятых с поверхности астероида.
Если сравнивать вещество Рюгу с метеоритом Оргей, то в последнем преобладают пирамидиновые основания (особенно урацил), в то время как в образцах с Рюгу наиболее распространенным нуклеотидом стал гуанин. При этом в грунте астероида Бенну чаще всего встречался урацил, а в веществе Мурчисонского метеорита — пуриновые основания. Наблюдаемая заметная корреляция между соотношениями концентраций пуриновых и пирамидиновых нуклеотидов и концентрациями аммиака из образцов Рюгу, Бенну и Оргея указывает на связь механизмов образования нуклеотидов с уровнем обилия аммиака, которая пока что до конца не ясна.
Предполагается, что обилие урацила в образцах из Бенну и Оргея могло быть обеспечено поступлением частиц из холодных молекулярных облаков, где в ледяных мантиях пылинок протекали фотохимические реакции. Обнаружение мочевины в образцах Рюгу говорит также в пользу идеи о том, что синтез нуклеотидов может быть следствием высокоэнергетического облучения небольших азотсодержащих молекул, таких как формамид, которые попадали из межзвездной среды в состав комет или родительских тел астероидов. Таким образом, механизмы образования нуклеотидов внутри родительских тел астероидов и метеоритов могли быть широко распространены по всей Солнечной системе, и варьировались в зависимости от концентраций реагентов и доступности аммиака.
А еще в веществе метеоритов и астероидов находят досолнечные зерна — частицы вещества звезд, погибших до формирования Солнечной системы.