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 люди верят в плоскую Землю Почему люди верят в плоскую Землю

Реальная причина, по которой люди думают, что Земля плоская, может вас удивить

Популярная механика
Что считается согласием на секс. Новая книга Екатерины Кронгауз и Андрея Бабицкого Что считается согласием на секс. Новая книга Екатерины Кронгауз и Андрея Бабицкого

Глава из книги «Так вышло: 29 вопросов новой этики и морали»

СНОБ
10 игр, которым больше 20 лет, но в которые стоит поиграть и сегодня 10 игр, которым больше 20 лет, но в которые стоит поиграть и сегодня

Пока историю видеоигр не преподают в школах, воспользуйся этой подборкой

Maxim
Империя иллюзий Империя иллюзий

Конец образованности и триумф шоу

kiozk originals
Мутантные белки волосковых клеток сделали землекопов почти глухими Мутантные белки волосковых клеток сделали землекопов почти глухими

Голые землекопы очень плохо слышат.. Биологи объяснили, с чем это связано

N+1
Кто вы: сегментатор или интегратор? Кто вы: сегментатор или интегратор?

Разобраться в своем отношении к работе и выстроить баланс между работой и жизнью

Psychologies
Мясо Мясо

Eating animals

kiozk originals
Почему корпорации должны участвовать в образовательных процессах Почему корпорации должны участвовать в образовательных процессах

Должны ли корпорации самостоятельно решать проблему кадрового голода

СНОБ
Как зарождался Spotify Как зарождался Spotify

Отрывок из книги «Как Spotify подвинул Apple и изменил музыкальную индустрию»

СНОБ
Австралийцы покорившие Голливуд: как им это удалось – сложности, провалы и успех Австралийцы покорившие Голливуд: как им это удалось – сложности, провалы и успех

11 парней с Зеленого континента, покоривших Америку

Cosmopolitan
Поместится всё! Поместится всё!

Как не ошибиться с размером шкафа для маленькой квартиры

Лиза
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
Яжемать: боль, гнев и любовь Яжемать: боль, гнев и любовь

Что за женщина скрывается за громким названием "яжемать"

Psychologies
9 лучших автомаршрутов для путешествия по Великобритании и Ирландии 9 лучших автомаршрутов для путешествия по Великобритании и Ирландии

Великобритания – страна с одними из самых живописных пейзажей в мире

GQ
Часики тикают Часики тикают

Даня Милохин и другие звезды TikTok точно знают, что время — деньги

GQ
Как выбрать наручные часы: пошаговое руководство для мужчин Как выбрать наручные часы: пошаговое руководство для мужчин

На какие нюансы стоит обратить внимание при покупке мужских наручных часов

Playboy
Читаем этикетки правильно: 7 простых правил, которые не пропустят вредную еду Читаем этикетки правильно: 7 простых правил, которые не пропустят вредную еду

Как выбрать для себя самый полезный и здоровый продукт?

Cosmopolitan
Сказок для девочек не существует: как любимые героини нас обманули Сказок для девочек не существует: как любимые героини нас обманули

Чему на самом деле сказки тебя научили?

Cosmopolitan
В Антарктиде оттаяла древняя колония пингвинов Адели возрастом около пяти тысяч лет В Антарктиде оттаяла древняя колония пингвинов Адели возрастом около пяти тысяч лет

Следы древней колонии были обнаружены на мысе Иризар

N+1
«Дворец Путина», скалы и корабли, выброшенные на берег – гид по Геленджику «Дворец Путина», скалы и корабли, выброшенные на берег – гид по Геленджику

Бархатный сезон открыт

GQ
Бьет, значит? Бьет, значит?

Настя Красильникова развенчивает самые популярные стереотипы о домашнем насилии

Elle
Мама в моей голове: как твои отношения с матерью влияют на твою жизнь Мама в моей голове: как твои отношения с матерью влияют на твою жизнь

Как материнские установки звучат в нашей голове и к чему они могут привести

Cosmopolitan
9 иностранных видеоклипов, которые потрясли зрителей СССР 9 иностранных видеоклипов, которые потрясли зрителей СССР

Видеоклип в Стране Советов считался чуждым разлагающим продуктом

Maxim
Вкусовая чувствительность предсказала политические предпочтения Вкусовая чувствительность предсказала политические предпочтения

Чем сильнее человек чувствует горький вкус, тем больше он консерватор

N+1
День благодарения День благодарения

Легендарные американские декораторы, сформировавшие интерьерный стиль США

AD
Что за странную еду мы видим в американских фильмах и как ее готовят Что за странную еду мы видим в американских фильмах и как ее готовят

Когда еда не та, за кого себя выдает

Maxim
Битва роялями: из-за чего поругались Apple и Epic Битва роялями: из-за чего поругались Apple и Epic

Есть ли что-то общее у Тима Кука и Джона Рокфеллера

Maxim
Искусство радоваться мелочам Искусство радоваться мелочам

Иногда полезно посмотреть на собак и детей и поучиться у них счастью

Psychologies
Рынок рыбака видит издалека Рынок рыбака видит издалека

Четыре региона готовы разрешить рыболовам-любителям продавать улов

РБК
Ольга Слободская: «У КГБ к группе «Кино» всегда были вопросы» Ольга Слободская: «У КГБ к группе «Кино» всегда были вопросы»

Интервью с секретарем Ленинградского рок-клуба, где начался путь «Кино»

Esquire
Открыть в приложении