Vědci potvrdili, že na asteroidu Ryugu se nachází kompletní sada všech pěti tzv. nukleobází. Tedy molekulárních „písmen“, ze kterých se skládá genetický kód veškerého pozemského života, obsažený v molekulách kyselin DNA a RNA. Život na Zemi tedy mohl dostat svůj první „startovní impuls“ (či své základní „stavební kostky“) právě z vesmíru.
Tyto poznatky zároveň naznačují, že chemické předpoklady pro vznik života jsou minimálně v naší Sluneční soustavě rozšířenější, než se dříve předpokládalo, poznamenal server The Conversation.
Vesmírný poklad v pěti gramech prachu
Vše začalo v prosinci roku 2020, kdy se na Zemi po šestiletém putování vrátila kapsle se vzácným nákladem. Sonda Hajabusa 2 odebrala z povrchu asteroidu Ryugu přibližně 5,4 gramu černého prachu a drobných kamínků. Ryugu je asteroid bohatý na uhlík a jde v podstatě o „časovou kapsli“ či „konzervu“ z dob formování naší Sluneční soustavy před 4,5 miliardami let.
Vědci vzorky pečlivě analyzovali v ultračistých a izolovaných laboratořích, aby vyloučili jakoukoli možnost pozemské kontaminace. Již první analýzy z roku 2023 odhalily přítomnost uracilu, jedné ze složek RNA.
Až letos však mezinárodní tým pod vedením biogeochemika Tošikiho Kogy z japonské agentury JAMSTEC přinesl šokující zprávu: v prachu z Ryugu se nachází kompletní pětice kanonických nukleobází: adenin, guanin, cytosin, thymin a uracil, navíc ve vyváženém poměru na rozdíl od minulých vzorků pocházejících z asteroidu Bennu a meteoritů.
Tato zpráva byla publikována 16. března tohoto roku v časopise Nature Astronomy. Vědci ze vzorků extrahovali organické molekuly pomocí vody a kyseliny chlorovodíkové a poté je pročistili pro další analýzy.
Prvky, které definují pozemský život
Proč je tento objev tak fascinující? Všechno živé na Zemi, od bakterií po velryby, používá k ukládání informací dvě základní molekuly: DNA a RNA. Tyto molekuly jsou tvořeny dlouhými řetězci, vyrobenými z nukleobází.
Nukleobáze jsou tzv. (hetero)cyklické organické molekuly, obsahující uhlík a dusík. Pět hlavních nukleobází jsou adenin (A) a guanin (G) – známé jako puriny, cyklické sloučeniny, tvořené dvěma různými a propojenými cykly –, dále cytosin (C), thymin (T) a uracil (U) – známé jako pyrimidiny, cyklické sloučeniny obsahující jeden cyklus.
Tyto molekuly se během chemických reakcí spojují s cukry a fosfáty a vytvářejí tzv. nukleotidy – přímé stavební kameny genetického materiálu. Bez nukleobází by genetický kód, který umožňuje organismům růst, rozmnožovat se a vyvíjet se, neexistoval.
„To neznamená, že na Ryugu někdy život existoval,“ cituje nicméně vědecký server Phys.org výzkumníka Kogu, který toto zdůraznil pro agenturu AFP.
Každopádně zatímco RNA využívá „písmena“ A, G, C a U, tak DNA se liší tím, že místo uracilu používá thymin. Právě nález thyminu byl pro vědce velkým překvapením. Dříve se totiž předpokládalo, že thymin je chemicky složitější na výrobu a ve vesmíru by měl být vzácný. Objev všech pěti bází na tomto jediném místě znamená, že asteroidy jsou schopny produkovat kompletní stavebnici pro oba dva typy genetického kódu současně.
Pocházejí skutečně z vesmíru?
Kritici podobných objevů často namítají: „Nenašli jste to jen proto, že vám do vzorku někdo kýchl?“ U meteoritů, které dopadnou na Zemi, je podle webu The Debrief tato obava oprávněná. Ryugu je ale jiný případ. Vzorky byly odebrány přímo ve vesmíru a dopraveny na Zemi v hermeticky uzavřeném pouzdře.
Vědci navíc použili metodu izotopové analýzy, což je v podstatě jakýsi „molekulární průkaz totožnosti“. Zjistili, že atomy uhlíku a dusíku v těchto bázích jsou výrazně „těžší“ než ty, které běžně nacházíme na Zemi.
Navíc vzorky z Ryugu vykazovaly přítomnost látek, jako je 6-methyluracil (izomer thyminu), který se v pozemské biologii téměř nevyskytuje. To je jasný důkaz, že tyto molekuly vznikly v mrazivém vesmíru, nikoliv v laboratoři nebo v hlíně.
Chemie řízená čpavkem
Analýza planetky Ryugu přinesla i fascinující pohled na otázku, jak taková vesmírná „chemická kuchyně“ funguje. Vědci porovnali vzorky z Ryugu se vzorky z dalšího asteroidu, Bennu (přivezla nám je mise OSIRIS-REx), a se slavnými meteority, jako je Murchison (dopadl na Zemi v r. 1969) nebo Orgueil (1864).
Asteroidy jako Ryugu, Bennu a mateřská tělesa různých meteoritů jsou pozůstatky rané Sluneční soustavy. Dokážou totiž uchovávat materiály téměř beze změny i po dobu 4,5 miliardy let.
Ukázalo se, že klíčovou roli v tom, jaké báze v daném prostředí spíše vzniknou, hraje amoniak (čpavek). Existuje totiž silná korelace: čím více amoniaku bylo v mateřském tělese asteroidu přítomno, tím více vznikalo pyrimidinů (C, T, U) na úkor purinů (A, G). Ryugu má poměr purinů a pyrimidinů téměř vyrovnaný (zhruba, ale ne přesně 1:1), zatímco například meteorit Murchison je extrémně bohatý na puriny.
Oproti tomu ve vzorcích z Bennu převažovaly pyrimidiny. Tento objev dává vědcům nový nástroj, jak rekonstruovat historii chemických procesů, které se odehrávaly v raných fázích naší Sluneční soustavy na různých tělesech, patrně za působení světla a jiného kosmického záření.
Nejen nukleobáze. Také vitaminy a močovina
Nukleobáze však nebyly jediným překvapením. Vzorky obsahovaly i další organické „poklady“. Nejdůležitější z nich byla močovina, která se ukázala být vůbec nejhojnější organickou molekulou v celém vzorku.
Močovina je v chemii neživých procesů (probíhajících bez přítomnosti organismů) nesmírně důležitá, protože může sloužit jako vstupní látka i katalyzátor v reakcích, které dávají vznik složitějším látkám, jako jsou právě nukleobáze.
Dále vědci ve vzorcích identifikovali kyselinu nikotinovou (vitamin B3) a různé aminokyseliny, včetně sarkosinu, který byl na asteroidu detekován vůbec poprvé. To vše dohromady tvoří neuvěřitelně bohatý molekulární koktejl, který mohl být na ranou Zemi doručen během intenzivního bombardování asteroidy.
Zárodky života se šíří vesmírem
Objevy z misí Hajabusa 2 a OSIRIS-REx zásadně posilují hypotézu o tzv. panspermii – tedy teorii, že základní kameny života (nebo dokonce život sám) se šíří vesmírem prostřednictvím asteroidů a komet.
Ukazuje se tedy, že vesmír není zcela pustým místem, ale gigantickou laboratoří, kde se běžně vyrábějí základní ingredience pro složitější molekuly DNA a RNA. A pokud se tyto molekuly tvoří na asteroidech v naší Sluneční soustavě, je vysoce pravděpodobné, že stejné či podobné procesy probíhají i v okolí jiných hvězd.
Nález kompletní sady nukleobází na Ryugu nám říká, že příběh života na naší planetě je neoddělitelně spjat s historií kosmu. Možná jsme skutečně stvořeni z hvězdného prachu, který před miliardami let dopadl do mladých oceánů Země a začal zde psát první kapitoly evoluce. Mise jako Hajabusa 2 nám pomáhají tyto kapitoly číst a možná nám ukazují, že „abeceda života“ je univerzálním jazykem vesmíru.
Foto: NotebookLM, Pavel Vachtl
