Науковці, ймовірно, натрапили на потужний і принципово новий спосіб полювання на позаземне життя у космосі. Замість того, щоб вишукувати конкретні, унікальні біологічні молекули, вони пропонують шукати приховані закономірності в тому, як саме ці молекули організовані між собою.
Дослідники виявили, що живі системи залишають специфічний хімічний «відбиток пальця» у статистичному розподілі амінокислот і жирних кислот. Цей відбиток фундаментально й послідовно відрізняється від хімічного складу неживої природи.
Організаційний принцип життя
Багато молекул, які на Землі міцно пов’язані з біологічними процесами (зокрема амінокислоти та жирні кислоти), можуть утворюватися в космосі й абсолютно природним, небіологічним шляхом. Їх неодноразово знаходили всередині метеоритів, а також успішно створювали в лабораторіях під час експериментів, які імітували суворе космічне середовище. Саме тому саме лише виявлення таких молекул на інших планетах чи супутниках ще не є беззаперечним доказом існування іншопланетного життя.
«Ми демонструємо, що життя не просто створює молекули, — пояснює Фабіан Кленнер, співавтор дослідження та асистент кафедри планетарних наук в Університеті Каліфорнії у Ріверсайді. — Життя також створює певний організаційний принцип, який ми можемо чітко побачити, застосувавши інструменти статистики».
У межах своєї роботи наукова група запозичила математичний аналіз, який зазвичай використовують в екології для вимірювання біорізноманіття у природних середовищах існування, та адаптувала його для дослідження молекулярного різноманіття.
Амінокислоти проти жирних кислот: протилежні тренди
Автори дослідження проаналізували приблизно 100 наявних наборів даних, вивчивши розподіл амінокислот і жирних кислот у зразках мікробів, ґрунтів, стародавніх скам'янілостей, а також метеоритів, астероїдів і синтетичних лабораторних зразків небіологічного походження. Біологічні матеріали щоразу демонстрували чіткі організаційні паттерни, які відокремлювали їх від неживої хімії.
Під час аналізу було виявлено два протилежні, але закономірні тренди:
- Амінокислоти: У живих системах вони виявляються значно різноманітнішими та розподіленими набагато рівномірніше порівняно з амінокислотами, що сформувалися внаслідок небіологічних процесів.
- Жирні кислоти: Тут спостерігається зворотна тенденція. Неживі хімічні процеси створюють куди більш рівномірні розподіли жирних кислот, тоді як біологічні системи демонструють нерівномірні, специфічні концентрації.
Найбільше дослідників здивувала надійність та точність методу попри його відносну простоту. Дивлячись на зразки крізь призму статистики, вчені змогли з разючою стабільністю відокремити біологічні зразки від абіотичних.
Сліди давнього життя та майбутні космічні місії
Окрім проведення чіткої межі між живим і неживим, статистичний метод продемонстрував здатність розпізнавати ступені збереження органіки. Дослідники помітили, що біологічні матеріали утворюють своєрідний безперервний континіум — від ідеально збережених сучасних зразків до сильно деградованих часом скам'янілостей. Метод впевнено фіксував ознаки стародавнього життя навіть у тих структурах, які зазнали серйозних хімічних змін протягом мільйонів років.
Це перше в історії дослідження, яке доводить, що фундаментальну хімічну сигнатуру життя можна виявити виключно математичним шляхом, не покладаючись на якийсь один вузькоспеціалізований чи надчутливий науковий інструмент. Це означає, що такий підхід потенційно може працювати на основі даних, які вже збираються або заплановані до збору поточними та майбутніми космічними місіями. Наприклад, метод можна застосувати для аналізу крижаних зерен, що вириваються з підповерхневих океанів Енцелада чи Європи.
Водночас автори дослідження зазначають: жоден окремий метод чи аналіз не буде достатнім для того, щоб остаточно підтвердити відкриття позаземного життя. Будь-які майбутні заяви про виявлення біосфери за межами Землі вимагатимуть кількох незалежних ліній доказів, які обов'язково мають інтерпретуватися з урахуванням усього геологічного та хімічного контексту планетарного середовища. Проте новий статистичний аналіз дає астробіологам надзвичайно сильний інструмент для первинного відсіву абіотичного «шуму» та звуження масштабів пошуку справжніх іншопланетних організмів.