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

Как детский характер становится взрослым Как детский характер становится взрослым

Из чего складывает темперамент человека по мере взросления?

Популярная механика
Быстрый рост деревьев отрицательно сказался на продолжительности их жизни Быстрый рост деревьев отрицательно сказался на продолжительности их жизни

Чем быстрее растут деревья, тем раньше они умирают

N+1
8 главных фильмов о моде 8 главных фильмов о моде

Фильмы о фэшн-индустрии и манящей глянцевой жизни

Cosmopolitan
Как правильно пить абсент: 4 основных способа + лучшие гастрономические сочетания Как правильно пить абсент: 4 основных способа + лучшие гастрономические сочетания

Из чего изготавливается абсент, как принято его употреблять

Playboy
Волшебник страны лоз Волшебник страны лоз

Сергей Галицкий пытается превратить Кубань в Бордо

Tatler
Луны Урана оказались похожими на карликовые планеты Луны Урана оказались похожими на карликовые планеты

Некоторые луны Урана напоминают карликовые планеты

Популярная механика
Как не раствориться в партнере и сохранить личные границы Как не раствориться в партнере и сохранить личные границы

Какие риски несет такое представление о гармонии в отношениях

Psychologies
Братья Райт Братья Райт

Люди, которые научили мир летать

kiozk originals
10 вариантов будущего через тысячу лет 10 вариантов будущего через тысячу лет

Попробуем посмотреть в далёкое будущее с позитивом

Популярная механика
Как сделать свидания более осознанными: 5 советов Как сделать свидания более осознанными: 5 советов

Поиск партнера — дело непростое, но как сделать его эффективнее?

Psychologies
Деликатный вопрос: как избавиться от урчания в животе Деликатный вопрос: как избавиться от урчания в животе

Желудок громко заявляет о себе в самый неподходящий момент?

Cosmopolitan
Сытые актинии вырастили больше щупалец Сытые актинии вырастили больше щупалец

Развитие щупалец актиний тесно связано с их питанием

N+1
13 способов утешить подругу, которая рассталась с партнером 13 способов утешить подругу, которая рассталась с партнером

Порядок правильных действий хорошей подруги

Cosmopolitan
Татьяна Пилецкая Татьяна Пилецкая

Прима театра «Балтийский дом» и народная артистка России вернулась на киноэкраны

Собака.ru
5 часов на макияж ежедневно и маникюр с цветами: как выглядят гейши сегодня? 5 часов на макияж ежедневно и маникюр с цветами: как выглядят гейши сегодня?

Приоткрываем завесу тайны и узнаем секреты гейш!

Cosmopolitan
Как заработать к 30 столько, чтобы жить в свое удовольствие? 5 советов от тех, кто это сделал Как заработать к 30 столько, чтобы жить в свое удовольствие? 5 советов от тех, кто это сделал

Чтобы заработать состояние к 30, грабить банк не придется

Playboy
Поместится всё! Поместится всё!

Как не ошибиться с размером шкафа для маленькой квартиры

Лиза
Все четыре стороны Все четыре стороны

Героини осенних кинопремьер о сексе, моде, детях

Vogue
Главный экспонат Главный экспонат

Музеи и культурные центры, которые сами являются впечатляющими арт-объектами

AD
Астрономы нашли потенциальную экзопланету в другой галактике по рентгеновскому транзиту Астрономы нашли потенциальную экзопланету в другой галактике по рентгеновскому транзиту

Объект обнаружен в спиральной галактике М51 вне Млечного Пути

N+1
Лигнин защитил древесину от статического электричества Лигнин защитил древесину от статического электричества

Древесина не электризуется благодаря лигнину

N+1
Черно-белое кино Черно-белое кино

Блейк Лайвли – о том, как била Джуда Лоу и боролась против голливудских клише

Cosmopolitan
Считавшуюся вымершей бразильскую лягушку переоткрыли с помощью экзогенной ДНК Считавшуюся вымершей бразильскую лягушку переоткрыли с помощью экзогенной ДНК

Лягушку Megaelosia bocainensis не встречали с 1968 года

N+1
Художник фаюмского портрета состарил умершего мальчика Художник фаюмского портрета состарил умершего мальчика

Фаюмские портреты – часть погребального ритуала в Египте римского периода

N+1
Реквизит-эффект Реквизит-эффект

Проверенный временем винтаж даёт фору творениям современных дизайнеров

Robb Report
Как привести дела в порядок Как привести дела в порядок

Искусство продуктивности без стресса

kiozk originals
Армия 2020 Армия 2020

Ежегодная выставка «Армия» в парке «Патриот»

Популярная механика
Зачем была нужна газетная утечка разговора Путина и Макрона Зачем была нужна газетная утечка разговора Путина и Макрона

Какими были переговоры Путина и Макрона об отравлении Навального

СНОБ
Как советский летчик подарил США секретный самолет-перехватчик: история самого громкого авиаугона времен холодной войны Как советский летчик подарил США секретный самолет-перехватчик: история самого громкого авиаугона времен холодной войны

История советского летчика-перебежчика, повлиявшая на историю военной авиации

Maxim
Альцгеймер: этапы развития болезни Альцгеймер: этапы развития болезни

Отрывок из книги Джеймса Уорнера и Нори Грэм «Поговорим о болезни Альцгеймера»

Psychologies
Открыть в приложении