Определена структура первого внеземного белка

Ученые смогли доказать белковую природу обнаруженных ранее в метеоритах органических полимеров и определить структуру основной разновидности, получившей название гемолитин (hemolithin). Оказалось, что это соединение является двумя цепочками аминокислот, состоящими в среднем из 16 остатков глицина или его производных, которые по краям удерживаются общими группами с содержанием железа и лития. Внеземное происхождение веществ подтверждается нехарактерным для планеты соотношением изотопов, пишут ученые в препринте на сервере arXiv.org. 

Белки — это класс органических соединений, которые представляют собой полимеры из аминокислот. Большинство живых форм на Земле состоит из белков, в состав которых входит 20 различных аминокислот. Простейшей стабильной аминокислотой является глицин, он в больших количествах содержится в органических тканях, а также уже был обнаружен в межзвездной среде.

Первые внеземные пептиды, то есть соединения из нескольких аминокислот, были найдены в таких метеоритах, как Acfer 086 (упал в Алжире в 1990 году) и Альенде (упал в 1969 году в Мексике). Однако низкое содержание органического соединения значительно затрудняет его описание. Например, выделение необходимо проводить при низких температурах, иначе вещество разрушится. Из-за этого не было установлено строение этих пептидов.

Джулия Макгиох и Малкольм Макгиох (Julie McGeoch, Malcolm McGeoch) из Гарвардского университета с использованием новых технологий смогли получить достаточно качественные данные для описания органического вещества из метеорита Acfer 086, которое они назвали гемолитином. Оказалось, что это белок с массой в 2320 дальтон, основная часть которого состоит из двух антипараллельных нитей примерно по 16 соединенных остатков глицина или гидроксиглицина. Эти цепочки по краям связаны с общими группами атомов, которые содержат железо, литий, кислород и водород. Авторы отмечают, что такое строение нехарактерно для железосодержащих белков и не встречается у известных соединений данного класса.

Основным методом исследования образцов метеорита была МАЛДИ (матрично-активированная лазерная десорбция/ионизация) масс-спектрометрия. Техника МАЛДИ заключается в получении ионов крупных молекул посредством их облучения лазерными импульсами в специальных условиях, снижающих вызванную интенсивным потоком света фрагментацию. Полученные заряженные соединения направляются в масс-спектрометр, который определяет отношение заряда к массе в этих ионах. Анализ совокупности полученных данных (отношений заряда к массе и интенсивностей соответствующих сигналов) позволяет сделать выводы о строении исходного вещества.

В данной работе впервые удалось получить высокоточные спектры масс с отношением сигнала к шуму до 135. Это позволило однозначно установить наличие железа и лития, в том числе изотопов железо-54 и литий-6. Результаты по водороду показали существенное превышение концентрации дейтерия относительно земных значений: тяжелый изотоп встречался примерно в 25,7 раз чаще, чем в веществах на Земле, что соответствует отношению изотопов D/H = (4.1 ± 0.5) × 10^-3. Эта величина сравнима с концентрациями дейтерия в кометах и межзвездной среде, что подтверждает внеземное происхождение вещества и отсутствие загрязнения образцов в лаборатории.

Авторы отмечают также возможную функциональность такого белка. Известно, что группы FeO₃Fe, соединенные с концами пептидных цепочек в изученном веществе, могут катализировать распад молекул воды при поглощении фотонов. Теоретически, благодаря этому свойству данный белок может играть роль первичного производителя химической энергии. Тем не менее, соответствующих измерений для гемолитина пока нет, так что на данный момент рассуждения о его связи с внеземной жизнью или гипотетическим участием в абиогенезе могут быть только спекулятивными.

Ранее ученые предложили искать внеземные цивилизации по космическому мусору и нашли эссе Черчилля о внеземной жизни. О попытках контактов с внеземными цивилизациями читайте в нашем блоге «Как же они говорят?».

Тимур Кешелава