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
«Как я стала писателем и сценаристом, несмотря на дисграфию» «Как я стала писателем и сценаристом, несмотря на дисграфию»

История Арины Чунаевой, которая всегда хотела стала писателем

Psychologies
Энергия солнца. Оскар Хартманн — о том, как заставить деньги приносить счастье Энергия солнца. Оскар Хартманн — о том, как заставить деньги приносить счастье

Приносят ли деньги счастье?

Forbes
Всеобщее счастье: рецепты народов мира Всеобщее счастье: рецепты народов мира

Жить в гармонии и радости хотят, наверное, все, но как?

Psychologies
Скучаете ли вы по Москве времен Лужкова? Вопрос дня Скучаете ли вы по Москве времен Лужкова? Вопрос дня

Участники проекта «Сноб» рассказали, скучают ли они по лужковской Москве

СНОБ
Sapiens Sapiens

Краткая история человечества

kiozk originals
Дарья Жук: «Когда начались протесты в Беларуси, у меня случился разрыв мозга и сердца» Дарья Жук: «Когда начались протесты в Беларуси, у меня случился разрыв мозга и сердца»

Интервью с режиссеркой Дарьей Жук о ситуации в Беларуси и фильме FEMEN

GQ
Спаривание под пение других самцов отвадило самок сверчков от поиска нового партнера Спаривание под пение других самцов отвадило самок сверчков от поиска нового партнера

Чем больше самцов, тем менее активно самки сверчков ищут новых партнеров

N+1
Самый богатый человек в Вавилоне Самый богатый человек в Вавилоне

Пересмотрено и адаптировано для XIX века

kiozk originals
Louis Vuitton Louis Vuitton

FW 2020/21

Weekend
Alibaba Alibaba

История мирового восхождения от первого лица

kiozk originals
Оксана Карас: «Мне только ленивый не позвонил перед съемками и не сказал:«Оксана, беги!» Оксана Карас: «Мне только ленивый не позвонил перед съемками и не сказал:«Оксана, беги!»

Оксана Карас, режиссер: мы все чокнутые, постоянно говорим про кино

Grazia
CRISPR-редактирование превратило самцов в стерильных реципиентов чужой спермы CRISPR-редактирование превратило самцов в стерильных реципиентов чужой спермы

Ученые опробовали генетический метод стерилизации на свиньях, козлах и быках

N+1
Очаровательный кишечник Очаровательный кишечник

Как самый могущественный орган управляет нами

kiozk originals
Виктория Бекхэм, Ирина Шейк, Дита фон Тиз и другие о том, как соблазнить мужчину Виктория Бекхэм, Ирина Шейк, Дита фон Тиз и другие о том, как соблазнить мужчину

Знаменитые женщины рассказали, как обезоружить мужчину мечты своим поведением

Cosmopolitan
9 экстремальных способов, которыми люди добираются на работу 9 экстремальных способов, которыми люди добираются на работу

Дорога на работу — особый жанр

Maxim
Как использовать тинт для губ и щек Как использовать тинт для губ и щек

Тинт — must have для каждой девушки

Cosmopolitan
Каким получился сериал Романа Волобуева «Просто представь, что мы знаем» Каким получился сериал Романа Волобуева «Просто представь, что мы знаем»

Кинокритик о сериале Романа Волобуева «Просто представь, что мы знаем»

РБК
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
Реки, кони и еда: что посмотреть и попробовать на Алтае Реки, кони и еда: что посмотреть и попробовать на Алтае

Чем покоряют красоты самого высокого края Сибири

РБК
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
Взрослые игры Взрослые игры

Кукольная жизнь как источник дохода

Огонёк
Парадокс дней рождения и его наглядное объяснение Парадокс дней рождения и его наглядное объяснение

Как у сотрудников в одном офисе могут совпадать дни рождения?

Maxim
Что эффективнее: работать быстрее или дольше? Что эффективнее: работать быстрее или дольше?

Вопрос тайм-менеджмента при нашей активной жизни всегда актуален

Psychologies
Подчинение авторитету Подчинение авторитету

Научный взгляд на власть и мораль

kiozk originals
В прошлом крупный девелопер Александр Сенаторов решил делать держатели для смартфонов. Сможет ли он построить успешный бизнес? В прошлом крупный девелопер Александр Сенаторов решил делать держатели для смартфонов. Сможет ли он построить успешный бизнес?

О силе конкурентов и слабости алюминия

Inc.
Продолжение следует Продолжение следует

Как помочь себе во время беременности, не навредив при этом ребенку

Лиза
12 самых бредовых фильмов про Россию. В порядке нарастания градуса клюквы 12 самых бредовых фильмов про Россию. В порядке нарастания градуса клюквы

Водка, балалайка и медведи — не самые худшие стереотипы о России в Голливуде

Maxim
Тайны, яды и немного психологии: жизнь и книги Агаты Кристи Тайны, яды и немного психологии: жизнь и книги Агаты Кристи

Главные факты из жизни великой писательницы Агаты Кристи

Psychologies
Дурацкая работа Дурацкая работа

Зачем человеку выполнять никому ненужную работу?

kiozk originals
Открыть в приложении