Сложные системы и миссии на Марс помогают понять, как зародилась жизнь

Понимание того, как началась жизнь, остается серьезной проблемой для науки. На конференции «Рубежи науки» Европейского научного фонда (ESF) и COST в Сицилии в октябре ученые обсудили два новых подхода к этой проблеме. Первый применяет теорию сложных систем к химии, предшествовавшей ранней жизни. Второй включает изучение Марса, который может предоставить обширные свидетельства о том, на что была похожа Земля, когда эволюционировала жизнь.

Гюнтер фон Киедровски из Рурского университета в Бохуме (Германия) описал новую и развивающуюся науку — химию сложных систем. Эта область использует подход, противоположный подходу пионера геномики Крейга Вентера, который хочет построить минимальную живую клетку. Химия сложных систем использует компьютерные модели для симуляции комбинаций реакций, включая реакции образования мембран, самореплицирующиеся нуклеиновые кислоты и реакции метаболизма, производящие энергию, а затем исследует, как эти системы развиваются во времени и пространстве.

Одно многообещающее направление — открытие реакционных систем, ведущих к спонтанному возникновению хиральной асимметрии. Это универсальное свойство жизни, при котором такие соединения, как аминокислоты и сахара, существуют исключительно в одной «зеркальной» форме, хотя с энергетической точки зрения обе формы равновероятны. Достичь такой асимметрии в неживых химических реакциях довольно сложно. Как отмечает фон Киедровски, «рецепт асимметрии — это совместное возникновение положительных и отрицательных обратных связей в таких системах».

Понимание контекста ранней жизни по свидетельствам на Земле затруднено. Поскольку земная кора очень активна, на поверхности осталось очень мало горных пород, сформировавшихся во время зарождения жизни более 3,5 миллиардов лет назад. Как отмечает геолог Таня Зегерс из Утрехтского университета (Нидерланды), на Земле есть только два места, где породы того времени относительно хорошо сохранились: Пилбара в Австралии и Каапвааль в Южной Африке.

На Марсе, напротив, около 50% поверхности старше 3,7 миллиардов лет, поэтому материала для работы гораздо больше. «Марс может быть нашей лучшей возможностью узнать о происхождении жизни на Земле», — говорит Зегерс. В то время, когда жизнь эволюционировала на Земле, на Марсе, по-видимому, также была жидкая вода и среда, схожая во многих отношениях.

Понимание обитаемости Марса и ранней Земли требует целенаправленных геологических исследований. Несколько миссий на Марс для картографирования планеты и, в конечном итоге, доставки образцов ведутся и планируются Европейским космическим агентством (ESA) и NASA (Национальное управление по аэронавтике и исследованию космического пространства США) на ближайшие годы. Однако Зегерс указывает, что в Европе исследования Марса плохо скоординированы и отсутствует программа по управлению научными данными. «Наука о Марсе является ключом к решению некоторых самых фундаментальных научных вопросов», — заключает она.