Упродовж десятиліть пошук життя за межами Землі обертався навколо ключового питання: які молекули слід шукати вченим на інших планетах чи супутниках? Нове дослідження свідчить про те, що найважливішою підказкою можуть бути не самі молекули, а прихований порядок, що їх пов’язує.
Розподіл молекул має значення
Фабіан Кленнер, доцент кафедри планетології Каліфорнійського університету в Ріверсайді та співавтор дослідження, зазначає, що життя не лише створює молекули, а й формує організаційний принцип, який ми можемо виявити за допомогою статистичних методів.
Дослідники виявили, що амінокислоти у зразку речовини, створеному живою істотою, є значно різноманітнішими та рівномірніше розподіленими, ніж ті, що містяться в абіотичних або неживих об’єктах. Натомість у випадку жирних кислот ситуація протилежна: абіотично утворені жирні кислоти розподілені рівномірніше, ніж ті, що утворюються в результаті біологічних процесів.
Це дослідження є першим, яке доводить, що цей фундаментальний принцип життя можна виявити за допомогою статистичного підходу, який не залежить від жодного конкретного приладу. Натомість, можливо, цю закономірність можна виявити у даних, зібраних приладами, які вже перебувають на борту поточних та запланованих космічних місій.
Вимірювання органічної хімії в космічних місіях
Ця робота з’являється в той час, коли дослідження планет переходить у нову фазу, в якій давні питання про походження життя та його поширення у Всесвіті нарешті можуть бути перевірені за допомогою реальних даних спостережень. Місії на Марс, Європу, Енцелад та інші світи повертають дедалі більш досконалі вимірювання органічної хімії. Проте інтерпретація цих вимірювань залишається складною.
Багато сполук, що відіграють ключову роль у біології на Землі, зокрема амінокислоти та жирні кислоти, можуть утворюватися й у результаті небіологічних процесів. Їх виявляли в метеоритах та синтезували в лабораторних експериментах, покликаних відтворити умови, що панують у космосі. Сам лише факт виявлення таких молекул не є достатнім для того, щоб стверджувати про наявність доказів існування життя.
Застосування статистичного методу
Дослідники підійшли до проблеми, використовуючи статистичну модель, запозичену з екології, де науковці кількісно оцінюють біорізноманіття, вимірюючи дві властивості: багатство, або скільки видів присутні; та рівномірність, або наскільки рівномірно вони розподілені. Йоффе, один з авторів дослідження, вперше зіткнувся із цим підходом під час написання докторської роботи зі статистики та науки про дані, де показники різноманітності використовувалися для виявлення закономірностей у складних наборах даних, включаючи дослідження стародавніх людських культур. Команда застосувала ту саму логіку до позаземної хімії.
Використовуючи близько 100 наборів даних, дослідники проаналізували амінокислоти та жирні кислоти, отримані з мікроорганізмів, ґрунтів, скам’янілостей, метеоритів, астероїдів та синтетичних лабораторних зразків. Біологічні зразки неодноразово демонстрували чіткі закономірності в організації, що відрізняли їх від неживої хімії. Найбільше дослідників здивувала ефективність цього методу, попри його простоту.
Розглядаючи зразки таким чином, дослідники змогли точно й послідовно відокремити біологічні зразки від абіотичних. Крім того, вони також змогли встановити, що матеріали біологічного походження утворювали суцільний спектр — від добре збережених до деградованих станів.
«Це було справді несподівано, — сказав Кленнер. — Цей метод дозволив виявити не лише відмінність між живим і неживим, а й ступені збереження та зміни».
Навіть сильно деградовані біологічні зразки зберігали сліди такої організації. Наприклад, скам’янілі шкаралупи яєць динозаврів, проаналізовані під час дослідження, все ще містили статистичні ознаки, сформовані давнім життям, які можна було виявити.
Новий інструмент для виявлення позаземного життя
Дослідники наголошують, що жоден окремий метод, ймовірно, не зможе самостійно довести існування позаземного життя.
«Будь-яке майбутнє твердження про виявлення життя потребуватиме численних незалежних доказів, які слід інтерпретувати в геологічному та хімічному контексті планетарного середовища», — зазначив Кленнер.
Проте команда вважає, що розроблена нею методологія може стати важливим новим інструментом для майбутніх місій. Це новий підхід, який дає можливість оцінити, чи могло десь у космосі колись існувати життя. Якщо різні методи будуть вказувати на одне й те саме, це надасть їм значної ваги.
За матеріалами phys.org
