На Титане нашли потенциальный материал для клеточных мембран

Физики из США, Великобритании и Польши доказали существование на Титане акрилонитрила — органического вещества, способного создавать аналоги липидных мембран в жидком метане. По оценкам ученых, количества этого вещества, накопленного в Лигейском море, может быть достаточно для создания десяти миллионов азотосом (аналогов липосом) в миллилитре моря. Для сравнения, концентрация бактерий в земных прибрежных водах — около миллиона частиц на миллилитр. Исследование опубликовано в журнале Science Advances, кратко о нем сообщает пресс-релиз NASA.

Возникновение клеточных мембран или других барьеров — необходимое условие для существования жизни. Эта часть организма отделяет его внутреннюю среду от внешней, обеспечивает целостность и транспорт питательных веществ внутрь клетки. У земных организмов клеточная мембрана представляет собой липидный бислой, тонкую пленку, состоящую из фосфолипидов. У этих молекул есть гидрофильная («любящая воду») «головка» и гидрофобный (отталкивающий воду) «хвост». За счет такой структуры в воде фосфолипиды образуют двойной слой, в котором «хвосты» ориентированны внутрь пленки, а «головки» — наружу.

Несколько лет назад ученые смоделировали возникновение клеточных мембран в холодных безводных средах — подобных метаново-аммиачным морям Титана (минус 180 градусов Цельсия). Традиционные липиды не подходят для таких условий — отчасти из-за недостаточной гибкости мембран при низких температурах. Альтернативу каплям, окруженным липидными мембранами (липосомам), физики назвали азотосомами.

В них физики предложили заменить фосфолипиды на небольшие молекулы с полярными азот-содержащими фрагментами. Так как жидкий метан — неполярный растворитель (в отличие от воды), молекулы в мембранах азотосом организованы иначе: полярные головки ориентированы внутрь мембраны, а углеводородные фрагменты — наружу. Наилучшим кандидатом на роль аналогов фосфолипидов оказались молекулы акрилонитрила. Они состоят из очень полярной циано-группы и неполярного фрагмента этилена. Благодаря небольшому молекулярному весу акрилонитрильные азотосомы будут обладать в жидком метане такой же гибкостью, как и обычные липосомы в воде при комнатной температуре.

В новой работе физики использовали массив радиотелескопов ALMA (один из крупнейших подобных приборов) для исследования атмосферы Титана — крупнейшего из спутников Сатурна. Ученые надежно зафиксировали три полосы поглощения акрилонитрила в атмосфере — их можно сравнить с «отпечатками пальцев» молекулы. По характеристикам сигнала исследователи установили концентрацию вещества — около 2,8 частей на миллиард. Эта величина в 30 раз меньше содержания ксенона в земной атмосфере.

Исследователи оценили, как много акрилонитрила могло накопиться в Лигейском море — втором крупнейшем «водоеме» спутника за все время его существования. По словам авторов, этого количества достаточно для создания десяти миллиардов азотосом в миллилитре моря.

«Обнаружение этого неуловимого, астробиологически интересного химического соединения звучит вдохновляюще для ученых, которые пытаются выяснить, может ли развиться жизнь в ледяных мирах, подобных Титану, — рассказывает Мартин Кординер, автор статьи и исследователь из Центра космических полетов Годдарда. — Эта находка еще добавляет важную деталь к нашему пониманию химической сложности Солнечной системы».

Ранее мы сообщали об обнаружении геотермальной активности на другом спутнике Сатурна — Энцеладе. Ученые сравнивают ее с активностью древних океанов Земли, которая стала источником энергии для первых организмов.

Владимир Королёв