Разбираемся, что такое биомаркеры, как их ищут, и что они могут значить

N+1Наука

Кто наследил?

Разбираемся, что такое биомаркеры, как их ищут, и что они могут значить

Алексей Тимошенко

В атмосфере Венеры найден фосфин — газ, молекулы которого состоят из атомов фосфора и водорода. Его очень мало — несколько десятков молекул на миллиард, но это находка заставляет ученых пересматривать программы исследования Солнечной системы, поскольку это вещество входит в список потенциальных биомаркеров, соединений, указывающих на возможность присутствия жизни. Выясняем, откуда берутся биомаркеры, как их ищут и анализируют.

Что считать следами?

Иногда для того, чтобы найти жизнь, достаточно открыть глаза: и вот они, перед вами, растения и животные планеты Земля, питаются, дышат и размножаются. Но даже на нашей планете это задача не всегда решается так легко. Можно ли с первого взгляда определить, есть ли что-то живое на антарктическом леднике? Или в каменистой пустыне? Или у края жерла вулкана? Убедиться, что в таких местах есть бактерии или микроорганизмы, нельзя без специального оборудования. Кроме того, микробы совсем не обязаны ждать исследователя на видимой поверхности — они могут прятаться глубоко в толще грунта или льда, перемещаться в верхних слоях атмосферы. Почти невозможно в поисках живого планомерно обшаривать все пространство вокруг себя.

Задача становится практически нерешаемой, если речь идет о поисках микроорганизмов на других планетах. Даже отправка беспилотных зондов тут не очень поможет: представьте себе, что автоматическая станция определила, что в радиусе сотни метров нет ничего живого. Но что если жизнь прячется за сто первым метром? Или под поверхностью? В начале XX века астрономы и планетологи еще рассчитывали найти на других планетах макроскопические живые организмы. В частности, создатель термина «астробиология», советский астроном Гавриил Тихов пытался найти на Марсе и Венере растения, наблюдая за планетами в телескоп. Но после полетов «Венер» и «Викингов» стало понятно, что искать имеет смысл только микроорганизмы.

После первой неудачной попытки найти следы марсианских микробов напрямую в экспериментах на борту посадочных аппаратов «Викинг», NASA отказалось от попыток найти живое на Марсе напрямую и приняло стратегию «следуй за водой», суть которой — сначала найти среду, пригодную для жизни сейчас или в прошлом, а уже потом пытаться обнаружить там жизнь. Но что делать, если у вас нет возможности отправить посадочный зонд? Можно ли, например, определить, есть ли жизнь на экзопланетах? Единственный вариант — искать не микроорганизмы, а молекулы веществ-биомаркеров.

На эту роль подходят далеко не все вещества, требования к ним достаточно жесткие. Во-первых, у ученых должна быть возможность заметить их издалека. Во-вторых, они должны появляться только в результате активности живых существ, но при этом встречаться не только внутри самих организмов.

Один из биомаркеров — кислород. Его «выдыхают» фотосинтезирующие бактерии и растениями, он распространяется до самых верхних слоев атмосферы. При этом без участия живого его концентрация рано или поздно сошла бы на нет в результате окисления горных пород. Если на планете есть много кислорода, то его почти наверняка синтезировал кто-то живой — так как все не-биологические процессы синтеза кислорода не могут компенсировать потери на окисление.

Другой пример — озон. Этот газ образуется из кислорода, но в отличие от него, намного лучше заметен из космоса: он прекрасно поглощает ультрафиолет и хорошо заметен в телескоп, работающий в ультрафиолетовом диапазоне. Для инопланетных астробиологов наличие этого слоя означало бы присутствие жизни.

Однако даже при наличии биомаркера ученым еще нужно доказать, что он ни в каких условиях не мог появиться без участия жизни. Например, уже давно в атмосфере Марса находят метан, главным источником которого на Земле являются именно живые организмы, но пока никто уверенно не может связать его ни с жизнью, ни с химическими процессами. Наоборот, на спутнике Сатурна Титане метана больше, чем в любом из известных месторождений Земли — но это не говорит о его обитаемости, поскольку он находится очень далеко от Солнца, и углеводороды могут сохраняться там, как и на Ультиме Туле, Плутоне и других окраинных мирах Солнечной системы).

Коротко говоря, биомаркер — это не табличка «тут живое», а сигнал, который имеет смысл только в контексте — важно окружение, время и, разумеется, концентрация. Часто биохимиков также интересует изотопное соотношение (живые организмы не все изотопы одинаково хорошо встраивают в свои клетки) и хиральность молекул — мало-мальски сложная органика бывает «левой» и «правой», подобно перчаткам. И, к примеру, сахара у нас как правило «правые», а аминокислоты — «левые». Например, аминокислоту рибозу находили и в метеоритах, но по соотношению изотопов и оптическим изомерам она была признана абиогенной.

Но главное преимущество методов, связанных с биомаркерами, — это возможность искать и исследовать их дистанционно. Для этого достаточно иметь мощный телескоп и спектрометр. Разные вещества по-разному пропускают, отражают и поглощают излучение, что видно по спектру. Зная, как вещество взаимодействует с излучением, можно определить его состав: в случае с атмосферой планеты для этого подойдёт, например, прошедший через газовую оболочку или отразившийся от нее свет.

Именно это и сделали ученые, обнаружившие на Венере потенциальный биомаркер — фосфин.

Что нашли на Венере и нашли ли?

При помощи двух радиотелескопов, способных работать в миллиметровом диапазоне, ALMA и телескопа Джеймса Максвелла, ученые обнаружили в венерианской атмосфере линии поглощения на длине волны 1,123 миллиметра. А фосфин PH3 как раз обладают подобным свойством: энергия радиоволн с такой длиной волны соответствует переходу молекул с одного энергетического уровня на другой.

Авторизуйтесь, чтобы продолжить чтение. Это быстро и бесплатно.

Регистрируясь, я принимаю условия использования

Рекомендуемые статьи

5 подсказок для изменившего партнера 5 подсказок для изменившего партнера

Как восстановить отношения после измены?

Psychologies
Любовь или просто работа? Жизнь знаменитых кинопар за кадром Любовь или просто работа? Жизнь знаменитых кинопар за кадром

Казавшиеся сказкой кинороманы в жизни сходят на «нет» или перерастают в дружбу

Cosmopolitan
«Идите навстречу боли, а не избегайте ее»: жизненные принципы миллиардера Рэя Далио «Идите навстречу боли, а не избегайте ее»: жизненные принципы миллиардера Рэя Далио

Фрагмент из книги «Принципы. Жизнь и работа» миллиардера Рэя Далио

Forbes
Хотите наладить отношения с мужем? Позаботьтесь об интерьере! Хотите наладить отношения с мужем? Позаботьтесь об интерьере!

Дом — зеркало вашего мира, в нем можно разглядеть отражение проблем с партнером

Psychologies
Ребенок идет в детский сад: как преодолеть родительскую тревогу Ребенок идет в детский сад: как преодолеть родительскую тревогу

Как создать правильный настрой, чтобы быстро пройти адаптацию в детском саду?

Psychologies
«Сержант Пеппер» The Beatles больше не самый великий альбом всех времен «Сержант Пеппер» The Beatles больше не самый великий альбом всех времен

А также: Pink Floyd на десятки позиций ниже Beyonce, а Radiohead — в топ-20

Maxim
10 фактов о реальных пиратах 10 фактов о реальных пиратах

10 фактов о «хищниках», державших в страхе моря и океаны

Популярная механика
Как стать любящим родителем самому себе Как стать любящим родителем самому себе

У нас есть шанс наладить отношения с родителем внутри нас

Psychologies
«Бегунки»: почему дети сбегают из дома «Бегунки»: почему дети сбегают из дома

Что делать, если ребенок мечтает о побеге из дома и готовится к нему?

Psychologies
Не мешайте себе жить: 7 типичных моделей саморазрушительного поведения Не мешайте себе жить: 7 типичных моделей саморазрушительного поведения

Как перестать мешать самому обрести любовь или достичь успеха?

Forbes
Почему две финансово-технологические экосистемы лучше, чем одна Почему две финансово-технологические экосистемы лучше, чем одна

Хорошими новостями инвесторов российский рынок давно не балует

СНОБ
Как выбрать свитер Как выбрать свитер

Свитер — это обычно то, что первым выпадает на тебя из шкафа

Maxim
В чем твоя сила, сестра? Самые главные качества знаков зодиака В чем твоя сила, сестра? Самые главные качества знаков зодиака

Узнай сильные стороны именно своего знака зодиака

Cosmopolitan
«Голодная степь: Голод, насилие и создание Советского Казахстана» «Голодная степь: Голод, насилие и создание Советского Казахстана»

Что мешало казахам перейти к оседлой жизни?

N+1
Китайский космоплан (или нет) вернулся на Землю через два дня после запуска Китайский космоплан (или нет) вернулся на Землю через два дня после запуска

Китайский многоразовый космический корабль совершил успешную посадку

N+1
Из чего же сделаны наши девчонки? Из чего же сделаны наши девчонки?

Об экранизации романа Карины Добротворской «Кто-нибудь видел мою девчонку?»

Tatler
Блюда из грибов: нереально вкусные и простые в приготовлении рецепты Блюда из грибов: нереально вкусные и простые в приготовлении рецепты

Грибные блюда на любой вкус, которые сможет приготовить даже новичок

Playboy
3 схожих симптома пограничного расстройства личности и ПТСР 3 схожих симптома пограничного расстройства личности и ПТСР

Как различить пограничное расстройство личности и посттравматический синдром?

Psychologies
Как контролировать ребенка и не дать ему попасть в зависимость от гаджетов Как контролировать ребенка и не дать ему попасть в зависимость от гаджетов

Как уберечь ребенка от плохого контента и не позволить сидеть с гаджетом 24/7?

CHIP
10 фактов о римских гладиаторах, которых вы могли не знать 10 фактов о римских гладиаторах, которых вы могли не знать

Кровавая бойня без правил — так большинство представляет себе гладиаторские бои

Популярная механика
Кальций из депо ускорил работу перепелиного сердца Кальций из депо ускорил работу перепелиного сердца

Для сокращения сердечной мышцы нужны ионы кальция. Что насчет птиц?

N+1
Почти пусто: астрономы выяснили, сколько во Вселенной материи Почти пусто: астрономы выяснили, сколько во Вселенной материи

Международная группа исследователей определила, сколько в космосе вещества

Forbes
10 человек с самым высоким IQ 10 человек с самым высоким IQ

Ученый, шахматист, стриптизер и вышибала — люди с самым высоким IQ

Maxim
Магия утра Магия утра

Как первый час дня определяет ваш успех

kiozk originals
4 странных военных конфликта XX века 4 странных военных конфликта XX века

Если хочется начать войну, закрой глаза и глубоко подыши

Maxim
Интервью создателя CoinKeeper: зачем привлёк инвестиции на выход в Европу и почему учёт финансов — не только для бедных Интервью создателя CoinKeeper: зачем привлёк инвестиции на выход в Европу и почему учёт финансов — не только для бедных

Как CoinKeeper иногда принимают за криптосервис?

VC.RU
Единственный выживший в авиакатастрофе под Харьковом рассказал о своем спасении Единственный выживший в авиакатастрофе под Харьковом рассказал о своем спасении

Вячеслав Золочевский рассказал всё, что помнит об авиакатастрофе под Харьковом

Cosmopolitan
48 законов власти 48 законов власти

Практическое руководство для тех, кто стремится обрести власть

kiozk originals
9 малоизвестных фактов о средневековых замках 9 малоизвестных фактов о средневековых замках

9 фактов, которые избавят вас от иллюзий на счет жизни в средневековых замках

Популярная механика
Не хочу идти в школу: три истории с комментариями Не хочу идти в школу: три истории с комментариями

Три ситуации, связанные с трудностями в школе

Psychologies
Открыть в приложении