Все формы жизни на Земле основаны на стандартном наборе из двадцати аминокислот, которые являются строительным материалом белков – исполнителей всех важнейших функций, необходимых для поддержания и развития жизни. Но можно ли утверждать, что любая жизнь должна быть именно такой?

Каждое живое существо на нашей планете использует именно эти 20 аминокислот, хотя в природе их существуют сотни. Поэтому ученых чрезвычайно интересует вопрос, может ли жизнь образоваться, основываясь на другом наборе аминокислот?

А значит, может ли жизнь существовать вне Земли за счет использования других строительных блоков, для которых окажется идеальной другая планета.

«Жизнь использовала стандартный набор 20 аминокислот для образования белков на протяжении более 3 миллиардов лет, – говорит Стивен Фриланд, сотрудник Института астробиологии Университета Гавай. – Постепенно мы приходим к выводу, что многие другие аминокислоты вполне могли бы занять место стандартных, и хотя на эту тему давно уже ходит множество мнений и спекуляций, пригодную для проверки и изучении гипотезу пока выдвинуть не удалось».

Поэтому Фриланд и его коллега Гэйл Филип разработали методику проверки, были ли 20 основных аминокислот «выбраны» жизнью случайно, или же это единственно возможный набор, приводящий к образованию жизни.

Аминокислоты – молекулы, состоящие, в основном, из углерода, водорода, кислорода и азота. Они соединяются в специальные структуры для того, чтобы образовать более крупные молекулы, называемые белками. Эти молекулы и выполняют все биологические функции.

Сначала ученые выделили набор аминокислот, среди которых с наибольшей вероятностью производился выбор конечных двадцати. Исследование началось с аминокислот, найденных в метеорите Марчисона, упавшем на территории Австралии в 1969 году.

Этот метеорит, судя по всему, образовался в космосе на ранних этапах формирования Солнечной системы, и потому является хорошим примером того, какой состав имели тела системы когда жизнь еще не зародилась на Земле.

Затем ученые при помощи численного моделирования оценили основные свойства 20 «жизненных» аминокислот (такие как размер, заряд, гидрофильность).

«Мы знаем, что эта информация важна для понимания того, как из этих аминокислот образуются белки», – говорит Фриланд

Фриланд и Филип проанализировали свойства аминокислот в комбинациях, стараясь выяснить, с каким набором из 20 штук можно достичь наилучшего значения различных свойств. В результате они пришли к выводу, что жизнь выбрала 20 из них отнюдь не случайно.

«Мы обнаружили, что если полагаться только на случай, то маловероятно получить такой эффективный набор аминокислот», – говорит Фриланд.

На самом деле, жизнь скорее всего использовала своего рода естественный отбор для определения необходимых аминокислот. С большой уверенностью можно утверждать, что другие комбинации аминокислот тоже пробовались, но они оказались непригодны для создания жизни, поэтому они и не привели к появлению каких-либо видов живых организмов. Возможно, однако, что жизнь зарождалась и при другом наборе аминокислот, но он был недостаточно эффективен для ее дальнейшего развития и поддержания.

«Мы нашли очень простой тест, который показывает, что жизнь хорошо знала, что надо делать, – говорит Фриланд. – Это согласуется с теорией естественного отбора на этапе зарождения жизни».

Хотя некоторые эксперименты показали, что другие аминокислоты могут быть встроены в генотип организмов, нам никогда не удастся провести эксперимент на подобающем временном интервале. Ведь чтобы действительно сравнить разные наборы аминокислот, надо проследить за молекулами, которые из них образуются, на эволюционных масштабах времени. Поэтому так важно формулировать нестандартные, интересные гипотезы, которые могут быть проверены в лаборатории и которые несут косвенную информацию об образовании белков и жизни из разных аминокислот.

В данный момент ученые активно ищут аминокислоты вне Земли. Некоторые подтверждения их существования в Солнечной системе были найдены в метеоритах на Земле (особенно в арктических метеоритах, наименее подверженных земному загрязнению) и в образцах, доставленных из космоса (в особенности зондом Стардаст, привезшим на Землю образцы хвоста кометы Вилда в 2004 году).

«Все указывает на то, что нам удастся с уверенностью найти аминокислоты вне Земли, – говорит Фриланд. – Они, безусловно, являются основными строительными блоками жизни».

Вопрос набора аминокислот, необходимых для жизни, интересен не только с точки зрения возникновения и эволюции жизни на Земле. Еще интереснее вопрос о существовании жизни на других планетах, и здесь варьирование набора аминокислот повышает вероятность существования внеземной жизни. Но трудно сказать, какие формы может принять жизнь, образовавшаяся из других аминокислот в других условиях.

«Это основной вопрос, – говорит Фриланд. – Мы пытаемся разработать методику, которая позволила бы приблизиться к пониманию, какой эффект на эволюцию может оказать изменение набора основных аминокислот. Что интересно, никто пока этого не знает».