Viața pe Venus? Descoperirea „foarte surprinzătoare” a MIT a stabilității aminoacizilor

Cercetătorii de la MIT au descoperit că aminoacizii – elementele de bază ale vieții pe Pământ – sunt stabili în acid sulfuric foarte concentrat. Rezultatele lor susțin ideea că aceleași molecule ar putea fi stabile în norii cu conținut ridicat de sulf ai lui Venus. Sursa: Japan Aerospace Exploration Agency/JJ Petkowski

Rezultatele indică tulburări Venus Poate fi primitor pentru unele forme de viață.

Dacă există viață în sistemul solar în afara Pământului, ea ar putea exista în norii lui Venus. Spre deosebire de suprafața inospitalieră a planetei, stratul de nor al lui Venus, care se extinde la 30 până la 40 de mile deasupra suprafeței, găzduiește temperaturi mai moderate care ar putea susține unele forme extreme de viață.

Dacă ar exista, oamenii de știință au emis ipoteza că orice locuitor al norului roz ar arăta foarte diferit de formele de viață de pe Pământ. Acest lucru se datorează faptului că norii înșiși sunt formați din picături foarte toxice de acid sulfuric acru – O substanță chimică foarte corozivă despre care se știe că dizolvă metalele și distruge majoritatea moleculelor biologice de pe Pământ.

Dar un nou studiu efectuat Institutul de tehnologie din Massachusetts Cercetătorii pot contesta această presupunere. Publicat pe 18 martie în revistă AstrobiologieStudiul sugerează că, de fapt, unele elemente esențiale pentru viață pot supraviețui în soluții concentrate de acid sulfuric.

Autorii studiului au descoperit că 19 Aminoacizi Care sunt esențiale pentru viața pe Pământ și sunt stabile până la patru săptămâni atunci când sunt plasate în flacoane care conțin acid sulfuric la concentrații similare cu cele găsite în norii lui Venus. În special, ei au descoperit că „coloana vertebrală” moleculară a tuturor celor 19 aminoacizi a rămas intactă în soluțiile de acid sulfuric cu concentrații cuprinse între 81 și 98%.

„Ceea ce este destul de surprinzător este că acidul sulfuric concentrat nu este un solvent universal ostil pentru chimia organică”, spune coautorul studiului Janusz Petkowski, cercetător afiliat la Departamentul de Științe Pământului, Atmosferice și Planetare (EAPS) al MIT.

„Am descoperit că elementele esențiale pentru viața pe Pământ sunt stabile în acid sulfuric, iar acest lucru este foarte interesant pentru ideea posibilității vieții pe Venus”, adaugă autorul studiului Sarah Seager, profesor de știință planetară al MIT din 1941. Este profesor la catedrele de fizică și aeronautică și astronautică. „Acest lucru nu înseamnă că viața acolo ar fi la fel ca aici. De fapt, știm că nu ar putea fi. Dar această lucrare întărește ideea că norii lui Venus ar putea susține substanțele chimice complexe necesare vieții.”

Co-autorii studiului includ primul autor Maxwell Seager, un student la Departamentul de Chimie de la Institutul Politehnic Worcester și fiul lui Seager, și William Baines, un afiliat de cercetare la MIT și om de știință la Universitatea Cardiff.

Elementele de bază ale acidului

Căutarea vieții în norii lui Venus a câștigat avânt în ultimii ani, determinată parțial de descoperirea controversată a fosfinei – o moleculă considerată unul dintre semnele vieții – în atmosfera planetei. În timp ce această descoperire este încă în discuție, știrile au revigorat o întrebare veche: ar putea planeta soră a Pământului să găzduiască cu adevărat viață?

În căutarea unui răspuns, oamenii de știință plănuiesc mai multe misiuni pe Venus, inclusiv prima misiune finanțată din privat pe planetă, cu sprijinul companiei de lansare Rocket Lab din California. Misiunea, pentru care Seager este cercetătorul științific principal, își propune să trimită o navă spațială prin norii planetei pentru a analiza chimia acesteia pentru semne de molecule organice.

Înainte de lansarea misiunii în ianuarie 2025, Seager și colegii ei au testat diferite molecule în acid sulfuric concentrat pentru a vedea ce părți ale vieții de pe Pământ ar putea fi stabile și în norii lui Venus, care sunt estimați a fi mai acizi decât ordinele de mărime. Cel mai acid loc de pe Pământ.

„Oamenii cred că acidul sulfuric concentrat este un solvent foarte puternic care va tăia totul în bucăți”, spune Petkowski. „Dar descoperim că acest lucru nu este neapărat adevărat”.

De fapt, echipa a arătat anterior că molecule organice complexe, cum ar fi unii acizi grași și acizi nucleici, rămân surprinzător de stabile în acidul sulfuric. Oamenii de știință sunt dornici să sublinieze, așa cum fac în lucrarea lor actuală, că „chimia organică complexă nu este viață, desigur, dar nu există viață fără ea”.

Cu alte cuvinte, dacă anumite molecule pot supraviețui în acid sulfuric, norii foarte acizi ai lui Venus ar putea fi locuibili, dacă nu neapărat locuiți.

În noul lor studiu, echipa și-a îndreptat atenția către aminoacizi, care sunt molecule care se combină pentru a forma proteine ​​de bază, fiecare având propria sa funcție specifică. Fiecare organism viu de pe Pământ are nevoie de aminoacizi pentru a produce proteine, care, la rândul lor, îndeplinesc funcții de susținere a vieții, de la descompunerea alimentelor până la generarea de energie, construirea mușchilor și repararea țesuturilor.

„Dacă te uiți la cele patru blocuri de bază ale vieții ca baze ADN, aminoacizi, acizi grași și carbohidrați, am demonstrat că unii acizi grași pot forma micele și vezicule în acidul sulfuric, iar bazele ADN sunt stabile în acidul sulfuric. s-a demonstrat că carbohidraţii sunt foarte acizi.Reacţia cu acidul sulfuric
explică Seager. „Acest lucru ne lasă doar cu aminoacizi ca element de construcție final
Stai.”

Coloana vertebrală stabilă

Oamenii de știință și-au început studiile asupra acidului sulfuric în timpul epidemiei și și-au condus experimentele într-un laborator de acasă. De atunci, Seager și fiul ei au continuat să lucreze la chimia acidului sulfuric concentrat. La începutul anului 2023, au solicitat mostre dintr-o pulbere de 20 de aminoacizi „vitali”, acei aminoacizi esențiali pentru întreaga viață de pe Pământ. Au dizolvat fiecare tip de aminoacid în fiole de acid sulfuric amestecat cu apă, la concentrații de 81 și 98 la sută, ceea ce reprezintă intervalul găsit în norii lui Venus.

Echipa a lăsat apoi baloanele incubate timp de o zi înainte de a le transporta la Departamentul de Instrumente de Chimie al MIT (DCIF), un laborator comun care funcționează 24/7 și oferă o serie de instrumente automate și manuale pentru utilizare de către oamenii de știință MIT. La rândul lor, Seager și echipa ei au folosit spectrometrul de rezonanță magnetică nucleară (RMN) al laboratorului pentru a analiza structura aminoacizilor din acidul sulfuric.

După ce au analizat fiecare flacon de mai multe ori pe parcursul a patru săptămâni, oamenii de știință au descoperit, spre surprinderea lor, că structura moleculară de bază, sau „coloana vertebrală”, a 19 din cei 20 de aminoacizi a rămas stabilă și neschimbată, chiar și în condiții foarte acide.

„Doar să arăți că această coloană vertebrală este stabilă în acid sulfuric nu înseamnă că există viață pe Venus”, spune Maxwell Seager. „Dar dacă am arăta că această coloană vertebrală a fost compromisă, nu ar exista nicio șansă de viață așa cum o cunoaștem.”

„Acum, odată cu descoperirea că mulți aminoacizi și acizi nucleici sunt stabili în acid sulfuric în proporție de 98%, posibilitatea ca viața să supraviețuiască în acid sulfuric s-ar putea să nu fie atât de exagerată sau fantastică”, spune Sanjay Limaye, un om de știință planetar la universitate. . din Wisconsin, care a studiat Venus de mai bine de 45 de ani, nu a fost implicat în acest studiu. „Desigur, există multe obstacole în față, dar viața care a evoluat în apă și s-a adaptat la acidul sulfuric nu poate fi exclusă atât de ușor.”

Echipa recunoaște că chimia norului lui Venus este probabil mai haotică decât condițiile „eprubetă” din studiu. De exemplu, oamenii de știință au măsurat diverse urme de gaze, precum și acid sulfuric, în norii planetei. Ca atare, echipa plănuiește să încorporeze niște urme de gaze în experimentele viitoare.

„Există doar câteva grupuri în lume care lucrează acum la chimia acidului sulfuric și toți ar fi de acord că nimeni nu are intuiția”, adaugă Sarah Seager. „Cred că suntem mai fericiți decât orice altceva, deoarece acest ultim rezultat adaugă un alt „da” posibilității vieții pe Venus.”

Referință: „Stability of 20 Vital Amino Acids in Concentrated Sulfuric Acid: Implications for the Habitability of Venus” de Maxwell D. Seager, Sarah Seager, William Baines și Janusz J. Petkowski, 18 martie 2024, Astrobiologie.
doi: 10.1089/ast.2023.0082