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

Почему мужчине не хочется секса: список из 13 основных причин Почему мужчине не хочется секса: список из 13 основных причин

Подборка вероятных причин низкого либидо у мужчин или полного отсутствия желания

Playboy
Кожанки, оверсайз-пиджаки и шелк: что носил Микки Рурк в конце восьмидесятых и начале девяностых Кожанки, оверсайз-пиджаки и шелк: что носил Микки Рурк в конце восьмидесятых и начале девяностых

Восьмидесятые и девяностые идеально вписывались в гардероб Микки Рурка

Esquire
Искусственный интеллект Искусственный интеллект

Этапы. Угрозы. Стратегии

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

Если хочется начать войну, закрой глаза и глубоко подыши

Maxim
Почему все больше знаменитостей занимаются производством вина (и почему это вино, как правило, плохое) Почему все больше знаменитостей занимаются производством вина (и почему это вино, как правило, плохое)

Почему голливудские звезды, выпускающие вино, на самом деле убивают малый бизнес

Esquire
«Если мы уберем уголь, все остальное развалится, как карточный домик». Интервью с губернатором Кемеровской области Сергеем Цивилевым «Если мы уберем уголь, все остальное развалится, как карточный домик». Интервью с губернатором Кемеровской области Сергеем Цивилевым

Губернатор Кемеровской области о том, что будет с Кузбассом через 30 лет

Forbes
Искусство успокаивать детей Искусство успокаивать детей

Опытный педиатр отвечает на вопрос, почему дети плачут

kiozk originals
Калифорния: Краткая история суши Калифорния: Краткая история суши

Книга, которая в деталях рассматривает классическое японское блюдо

kiozk originals
Храбрый поступок Храбрый поступок

Дизайнер Сергей Храбровский после долгого перерыва взял в руки кисть

AD
Как модные бренды противостоят рынку подделок Как модные бренды противостоят рынку подделок

Модные бренды идут на самые радикальные меры по борьбе с контрафактом

GQ
Назови меня Антуаном Дуанелем Назови меня Антуаном Дуанелем

О сериале главного современного специалиста по молодым и чувствительным

Weekend
«Я же говорила!»: как распознать мнимую уверенность «Я же говорила!»: как распознать мнимую уверенность

Все мы слышали фразы вроде «А ведь я предупреждал!»

Psychologies
Как перезагрузить сексуальные отношения в паре: секреты даосских практик Как перезагрузить сексуальные отношения в паре: секреты даосских практик

Можно ли что-то сделать, чтобы вернуть физическую близость в отношения?

Psychologies
Чек-лист: как продавать большим клиентам Чек-лист: как продавать большим клиентам

Как довести до контракта общение с крупным бизнесом и вовремя остановиться

Inc.
Регуляторные генетические элементы помогли рыбкам отрастить новые плавники Регуляторные генетические элементы помогли рыбкам отрастить новые плавники

Обнаружены гены и другие последовательности, активные во время регенерации

N+1
Материнство раннее и позднее: в чем разница? Материнство раннее и позднее: в чем разница?

Что лучше: родить в юности или завести ребенка в зрелом возрасте?

Psychologies
Воды под Берлином Воды под Берлином

«Ундина» — интеллектуальное фэнтези о любви

Weekend
Психология влияния Психология влияния

Как не стать жертвой мастера влияния и убеждения

kiozk originals
Почему Жан-Мишель Баския так много значит для современной моды Почему Жан-Мишель Баския так много значит для современной моды

Почему работы Жана-Мишеля Баскии так притягательны для дизайнеров

GQ
Правила жизни Тома Харди Правила жизни Тома Харди

Правила жизни английского актера Тома Харди

Esquire
Взрослые в доме Взрослые в доме

Неравная борьба с европейским «глубинным государством»

kiozk originals
Василий Алексеев: Что произошло с рынком франчайзинга после пандемии Василий Алексеев: Что произошло с рынком франчайзинга после пандемии

Рынок франчайзинга: за счет чего удалось добиться кратного роста числа партнеров

СНОБ
Дурацкая работа Дурацкая работа

Зачем человеку выполнять никому ненужную работу?

kiozk originals
Селфи Селфи

Почему мы зациклены на себе и как это на нас влияет

kiozk originals
«Девушку с жемчужной сережкой» нарисовали наностолбиками с изменяемой яркостью «Девушку с жемчужной сережкой» нарисовали наностолбиками с изменяемой яркостью

Физики научились работать со светотенью при рисовании с помощью наноструктур

N+1
Все в одном: как пандемия изменила привычки покупателей и сервис ретейла Все в одном: как пандемия изменила привычки покупателей и сервис ретейла

Пандемия ускорила темпы роста российской онлайн-торговли

СНОБ
Как ходить на свидания, когда тебе стукнуло 30: самые важные нюансы Как ходить на свидания, когда тебе стукнуло 30: самые важные нюансы

Свидания в 30 лет немного отличаются от свиданий в 20

Playboy
Иван Сорокин: Смена правил игры, или Почему высшее образование не гарантирует успех Иван Сорокин: Смена правил игры, или Почему высшее образование не гарантирует успех

Как изменились представления об успехе и почему стремиться нужно к счастью

СНОБ
Как самостоятельно выучить иностранный язык: 12 советов, которые работают Как самостоятельно выучить иностранный язык: 12 советов, которые работают

Лайфхаки для изучающих языки от Марии Минаевой

Playboy
Русская планета: почему «Роскосмос» решил искать на Венере жизнь Русская планета: почему «Роскосмос» решил искать на Венере жизнь

На Венере обнаружены вещества, ассоциируемые с жизнью

Esquire
Открыть в приложении