Niektóre z najbardziej palących pytań nauki dotyczą początków życia na Ziemi. Jak powstały pierwsze formy życia z pozornie wrogich warunków, które nękały naszą planetę przez większą część jej historii? Co umożliwiło przejście od prostych organizmów jednokomórkowych do bardziej złożonych organizmów składających się z wielu komórek współpracujących ze sobą w metabolizmie, oddychaniu i reprodukcji? Jak w tak nieznanym środowisku w ogóle można oddzielić „życie” od nie-życia?
Teraz naukowcy z University of Hawaii w Manoa uważają, że mogą znaleźć odpowiedź na przynajmniej jedno z tych pytań. Według zespołu, ważny komórkowy element budulcowy zwany glicerolem mógł powstać najpierw w wyniku reakcji chemicznych głęboko w przestrzeni międzygwiezdnej.
Glicerol jest cząsteczką organiczną obecną w błonach komórkowych wszystkich żywych istot. W komórkach zwierzęcych błona ta ma postać dwuwarstwowej fosfolipidu, dwuwarstwowej membrany, która umieszcza hydrofobowe kwasy tłuszczowe między zewnętrznym i wewnętrznym arkuszem cząsteczek rozpuszczalnych w wodzie. Ten typ membrany pozwala wewnętrznemu środowisku wodnemu komórki pozostać oddzielonymi i chronionymi przed zewnętrznym, podobnie wodnym światem. Glicerol jest istotnym składnikiem każdego fosfolipidu, ponieważ tworzy szkielet między dwoma charakterystycznymi częściami cząsteczki: polarną, rozpuszczalną w wodzie głową i niepolarnym, tłustym ogonem.
Wielu naukowców uważa, że takie błony komórkowe były niezbędnym warunkiem ewolucji życia wielokomórkowego na Ziemi; jednak ich złożona struktura wymaga bardzo specyficznego środowiska - mianowicie jednego o niskiej zawartości soli wapnia i magnezu o dość obojętnym pH i stabilnej temperaturze. Te starannie wyważone warunki byłyby trudne do zdobycia na prehistorycznej Ziemi.
Lodowate ciała urodzone w przestrzeni międzygwiezdnej oferują alternatywny scenariusz. Naukowcy odkryli już cząsteczki organiczne, takie jak aminokwasy i lipidowe prekursory w meteorycie Murchison, który wylądował w Australii w 1969 roku. Chociaż pomysł pozostaje kontrowersyjny, możliwe jest, że glicerol mógł zostać sprowadzony na Ziemię w podobny sposób.
Meteory zwykle powstają z drobnych okruchów materiału w zimnych obłokach molekularnych, regionach gazowego wodoru i pyłu międzygwiezdnego, które służą jako miejsce narodzin gwiazd i układów planetarnych. Gdy poruszają się przez chmurę, ziarna te gromadzą warstwy zamrożonej wody, metanolu, dwutlenku węgla i tlenku węgla. Z czasem wysokoenergetyczne promieniowanie ultrafioletowe i promienie kosmiczne bombardują lodowe fragmenty i powodują reakcje chemiczne, które wzbogacają zamrożone rdzenie związkami organicznymi. Później, gdy gwiazdy się formują, a otaczający je materiał opada na orbitę wokół nich, lody i zawarte w nich cząsteczki organiczne zostają włączone do większych ciał skalistych, takich jak meteory. Meteory mogą następnie rozbić się na planety takie jak nasza, potencjalnie zasiewając je budulcem życia.
Aby sprawdzić, czy glicerol może być wytwarzany przez promieniowanie wysokoenergetyczne, które zwykle bombarduje ziarna lodu międzygwiezdnego, zespół z Uniwersytetu Hawajskiego zaprojektował własne meteoryty: małe kawałki lodowatego metanolu schłodzone do 5 stopni Kelvina. Po wysadzeniu swoich modeli lodowych elektronami energetycznymi, które mają naśladować działanie promieni kosmicznych, naukowcy odkryli, że niektóre cząsteczki metanolu w lodach faktycznie przekształciły się w glicerol.
Chociaż eksperyment ten wydaje się sukcesem, naukowcy zdają sobie sprawę, że ich modele laboratoryjne nie odtwarzają dokładnie warunków w przestrzeni międzygwiezdnej. Na przykład metanol tradycyjnie stanowi jedynie około 30% lodu w skałach kosmicznych. Przyszłe prace zbadają wpływ promieniowania wysokoenergetycznego na lody modelowe wykonane głównie z wody. Elektrony wysokoenergetyczne wystrzeliwane w laboratorium również nie są idealnym substytutem dla prawdziwych promieni kosmicznych i nie reprezentują wpływu na lód, który może wynikać z promieniowania ultrafioletowego w przestrzeni międzygwiezdnej.
Konieczne są dalsze badania, zanim naukowcy będą mogli wyciągnąć globalne wnioski; jednak to badanie i jego poprzednicy dostarczają przekonujących dowodów, że życie, jakie znamy, mogło naprawdę pochodzić z góry.
