Когда японский космический аппарат "Хаябуса-2" вернулся на Землю с образцами астероида (162173) Рюгу, учёные рассчитывали обнаружить в них органические вещества — и не ошиблись. Но новые результаты анализа оказались ещё более впечатляющими: в частицах древнего космического вещества удалось найти полный набор основных «букв» генетического алфавита — молекул, из которых строятся ДНК и РНК.

Астероид Рюгу — сравнительно небольшой космический объект диаметром около 900 метров. Он относится к углеродистым астероидам — особому типу тел, богатых углеродом и считающихся своеобразными «капсулами времени» ранней Солнечной системы. Такие астероиды сформировались более 4,5 миллиарда лет назад, когда планеты только начинали складываться из пыли и газа. Считается, что Рюгу — это фрагмент более крупного родительского тела, разрушенного в результате столкновения.

Особенность миссии "Хаябуса-2" заключалась в том, что она доставила на Землю практически нетронутые образцы вещества. Это крайне важно: метеориты, падающие на поверхность планеты, часто загрязняются земными соединениями, а потому их состав не всегда можно считать полностью «космическим». В случае Рюгу исследователи получили материал, который почти не контактировал с атмосферой Земли и потому сохранил исходные химические свойства.

Ранее в образцах Рюгу уже находили аминокислоты — молекулы, из которых строятся белки. Однако новый этап исследований позволил заглянуть глубже в химическую историю астероида. Учёные применили сложную процедуру извлечения органических соединений: сначала образцы обрабатывали водой, затем использовали раствор соляной кислоты, чтобы высвободить вещества, заключённые в минералах. После этого полученные растворы анализировали с помощью высокоточных методов — жидкостной хроматографии и масс-спектрометрии. Эти технологии позволяют буквально «разложить» смесь на отдельные молекулы и определить их структуру по массе и другим параметрам.

Результат оказался принципиально важным: исследователи подтвердили присутствие всех пяти основных нуклеобаз — аденина, гуанина, цитозина, тимина и урацила. Именно эти вещества образуют генетический код в молекулах ДНК и РНК. Если сравнить генетическую систему с текстом, то нуклеобазы — это буквы алфавита, из которых складываются слова и предложения жизни.

До этого отдельные нуклеобазы уже находили в метеоритах и других космических объектах, но обнаружить полный набор таких соединений в образцах астероида — событие особого значения. Это означает, что в космосе могут формироваться целые комплекты молекул, необходимых для возникновения генетических систем.

Причём дело не ограничилось только нуклеобазами. В образцах нашли и другие органические соединения — например, производные никотиновой кислоты, мочевину и этаноламин. Некоторые из них играют важную роль в клеточных процессах современных организмов. Кроме того, исследователи обнаружили изомеры нуклеобаз — молекулы с тем же составом атомов, но иной пространственной структурой. Такие различия важны, потому что разные формы молекул могут обладать разными химическими свойствами.

Особенно интересно то, что соотношение различных нуклеобаз в образцах Рюгу отличается от того, что наблюдали в других космических объектах, например в знаменитом Murchison meteorite. Это указывает на то, что химическая эволюция органических веществ могла идти разными путями в зависимости от условий — температуры, наличия воды и состава окружающей среды.

Считается, что на ранних этапах существования Рюгу или его родительского тела внутри пород могла циркулировать жидкая вода. Это особенно важно, поскольку вода является мощным «катализатором» химических реакций. В водной среде молекулы легче взаимодействуют друг с другом, образуя более сложные структуры. Таким образом, даже небольшой астероид может выступать в роли своеобразной химической лаборатории, где происходят реакции, приводящие к образованию органических соединений.

Эти результаты напрямую связаны с одной из ключевых научных гипотез о происхождении жизни — идеей о том, что многие её строительные блоки могли быть доставлены на молодую Землю из космоса. В эпоху интенсивных метеоритных бомбардировок поверхность планеты регулярно получала вещества из астероидов и комет. Если такие тела действительно содержали аминокислоты, нуклеобазы и другие органические соединения, то они могли существенно ускорить химическую эволюцию на Земле.

Важно отметить, что обнаружение нуклеобаз ещё не означает наличие жизни или даже её прямых предшественников. Между отдельными молекулами и полноценными клетками лежит огромная эволюционная дистанция. Однако наличие всех «букв» генетического алфавита в древнем астероиде показывает, что ключевые элементы будущих биологических систем могли возникать задолго до появления самой жизни.

Исследование Рюгу — это лишь начало более широкой программы по изучению химии ранней Солнечной системы. Уже сейчас к Земле направляются новые миссии, которые должны доставить образцы с других астероидов. Каждая такая миссия расширяет представление о том, насколько широко в космосе распространены органические вещества и какие условия необходимы для их образования.

В конечном счёте подобные исследования помогают ответить на один из самых фундаментальных вопросов науки: насколько уникальна жизнь на Земле. Если строительные блоки генетических систем способны возникать в космосе естественным путём, то вероятность появления жизни в других частях Вселенной может оказаться значительно выше, чем предполагалось раньше.