Az élet közel 4 milliárd éve jelent meg a Földön. Ahhoz, hogy megértsük, mi vezetett a kialakulásához, ismernünk kell nélkülözhetetlen építőköveinek, a bonyolult szerves molekuláknak az eredetét. Ilyen molekulák az aminosavak is, melyekről évek óta tudjuk, hogy a világűr mostoha körülményei közt is létre tudnak jönni, még a naprendszerek keletkezése előtt.

Egy új, hétfő délután a Nature Astronomy tudományos folyóiratban közzétett kutatás azt vizsgálta, hogy milyen feltételek szükségesek egyszerűbb aminosavak keletkezéséhez. Meglepő módon kiderült, hogy ultraibolya vagy kozmikus sugárzás nélkül is létre tud jönni a legegyszerűbb aminosav, a glicin (NH2-CH2-COOH), legalábbis vízben gazdag jégszemcsék felszínén.

Sergio Ioppolo és kutatótársainak áttörő felfedezése arra utal, hogy bizonyos aminosavak a csillagközi tér egyes, molekulafelhőknek nevezett régióiban, még a csillagok formálódása előtt létrejöhetnek. A molekulafelhők a csillagközi tér olyan régiói, ahol a szokásosnál több gáz, porszemcse és egyszerű molekula, például hidrogén halmozódik fel. Ezeknek a molekulafelhőknek a sűrűbb régióiban jönnek létre a csillagok is.

Az európai űrügynökség, az ESA Rosetta űrszondája és az amerikai űrhivatal, a NASA Stardust űrszondája korábban már megerősítette, hogy üstökösökön is megtalálható a glicin, más, egyszerűbb szerves molekulákkal együtt. További vizsgálatok arra utalnak, hogy legalábbis a Rosetta által vizsgált 67P üstökös nem sokat változott a Naprendszer keletkezése óta, és az sem kizárt, hogy a megtalált szerves molekulák még a Napunk keletkezése előtt jöttek létre.

A korábbi kutatások arra utaltak, hogy a molekulafelhőkben aminosavak parányi jégszemcséken való keletkezéséhez külső energiára van szükség, például UV-sugárzásra vagy hősugárzásra. Emiatt az volt a vélekedés, hogy aminosavak csak a csillagkeletkezés előrehaladott stádiumában jöhetnek létre, az új csillagot körülvevő régióban. Az új kutatásban laboratóriumi kísérletekkel és asztrokémiai modellek segítségével a szakemberek arra keresték a választ, hogy vajon milyen más folyamatok vezethetnek még egyszerű aminosavak létrejöttéhez. Arra is szerettek volna választ kapni, hogy mindez megtörténhet-e még a csillag kialakulását megelőzően, egy ilyen sűrű, hideg és sötét molekulafelhőben.

A szakembereknek sikerült igazolni, hogy glicin létrejöhet a világűrben uralkodó körülmények között, egy olyan, vízben gazdag jégszemcsén, amelyen szén-dioxid, ammónia és metánjég is jelen van. Ehhez csak két dolgot kellett feltételezniük. Egyrészt azt, hogy az apró metán-ammónia-jégréteg felszínén kialakulhat egy metilamin (NH2CH3) molekula. Emellett az is ismert, hogy egy hidrogén és oxigén atomból álló hidroxilgyök (OH) is ki tud alakulni a jégszemcsék felszínén. A szabad gyökök olyan atomok, molekulák vagy ionok, melyek párosítatlan vegyértékelektronnal rendelkeznek, ami kémiailag erősen reaktívvá teszi őket.

A kísérletben az említett metilamint, illetve szén-monoxid- molekulákat helyeztek el, illetve hidrogénatomok és oxigénmolekulákból hidroxilgyökök formálódását idézték elő jégszemcséken, mindössze 13 Kelvin (-260 Celsius-fok) hőmérsékleten. A hidroxilgyökök képesek reagálni a szén-monoxiddal, amelynek során HO-CO, illetve a metilaminnal, amivel az NH2CH2 szabad gyök formálódik. Az NH2CH2 és a HO-CO ezután probléma nélkül képes egyesülni, és ez a glicin létrejöttéhez vezet, -260 Celsius-fokos hőmérsékleten. A reakció melléktermékeként vízmolekulák, hidrogén-peroxid-molekulák, illetve egy kevés formaldehid és metanol képződik. Ez azért is lényeges, mert ezáltal a jégréteg összetétele jobban hasonlít a csillagközi térben lévő jégszemcsékére. A molekulák - így a glicin - jelenlétét is az anyagok összetételét vizsgálni hivatott infravörös és tömegspektrométerekkel és további kontrollkísérletekkel igazolták.

A laborkísérletek alapján tehát a glicin képes létrejönni csupán felszíni kémiai reakciók útján, alacsony hőmérsékleten. Mindezt azonban a kutatók meg szerették volna erősíteni, két olyan, eltérő asztrokémiai modell segítségével, amely kifejezetten a kémiai reakciók mechanizmusát és időbeni lefolyását (reakciókinetika) modellezi. Az első modell szerint glicin valóban létrejöhet sűrű molekulafelhőkben, mennyisége pedig a vízhez viszonyítva elérheti a 0,04-0,07 százalékot. A második modell alapján a glicin létrejötte a molekulafelhők erős sűrűsödése után kezdődik, és megerősíti azt, hogy a glicin kialakulásához szükség van metilaminra, legalábbis a csillagformálódás előtti molekulafelhőben. A hosszú csúszás után várhatóan jövő ősszel elinduló James Webb űrteleszkóp lehet az első, amely mindezt bebizonyítja, és kimutatja a glicin és akár más aminosavak jelenlétét a csillagközi molekulafelhőkben.

Összességében a kutatók következtetése az, hogy a legegyszerűbb aminosav, a glicin létrejöhet sűrű molekulafelhőkben található, vízben gazdag jégszemcséken. Ez arra mutathat, hogy a glicin sokkal elterjedtebb a világűrben a korábban gondoltnál. és jégszemcsékben meg tud őrződni, amíg üstökösökbe és más kisebb objektumokba nem kerül. Valószínűsíthető az is, hogy olyan egyszerűbb aminosavak, mint az alanin és a szerin szintén létrejöhetnek vízben gazdag környezetekben a világűrben. Ezek az aminosavak nem sokkal a Föld keletkezése és az első óceánok megjelenése után bolygónkra juthattak, ahol már az itt kialakult társaikkal együtt kulcsfontosságú szerepet játszhattak az élet létrejöttében.

Kapcsolódó cikkek a Qubiten: