Самоподдържащи се химични реакции, които биха могли да поддържат биология, коренно различна от живота, който познаваме, биха могли да съществуват на много различни планети, използвайки разнообразни елементи извън въглерода, на който се основава животът на Земята, показва ново проучване.

На Земята животът се основава на органични съединения. Тези молекули се състоят от въглерод и често включват други елементи като водород, кислород, азот, фосфор и сяра.

Въпреки това учените отдавна се чудят дали извънземният живот може да еволюира на базата на значително по-различна химия. Например изследователите отдавна предполагат, че силицият също може да служи като гръбнак на биологията.

"Важно е да изследваме тези възможности, за да имаме представа как могат да изглеждат всички форми на живот, а не само земният", казва за Space.com старшият автор на изследването Бетюл Качар, астробиолог, бактериолог и еволюционен биолог от Университета на Уисконсин-Медисън.

Един вид химично взаимодействие, което е ключово за живота на Земята, е известно като автокатализа. Автокаталитичните реакции са самоподдържащи се - те могат да произвеждат молекули, които насърчават същата реакция да се повтори. Представете си нарастваща популация от зайци. Двойки зайци се събират, създават приплоди от нови зайци, а след това новите зайци израстват, за да се сродят и да създадат още повече зайци. Не са нужни много зайци, за да се появят много повече зайци.

"Една от основните причини изследователите на произхода на живота да се интересуват от автокатализата е, че размножаването - ключова характеристика на живота - е пример за автокатализа", казва Качар. "Животът катализира образуването на още живот. Една клетка произвежда две клетки, които могат да станат четири и т.н. С умножаването на броя на клетките съответно се умножават броят и разнообразието на възможните взаимодействия."

В новото изследване изследователите са търсили автокатализа извън органичните съединения. Те разсъждават, че автокатализата може да помогне за задвижването на абиогенезата - възникването на живот от безжизненост.

Учените се фокусираха върху т.нар. цикли на компропорциониране, които могат да генерират множество копия на дадена молекула. Тези продукти могат да се използват като изходни материали, за да се подпомогне повторното протичане на тези цикли, което води до автокатализа.

"Компропорционирането вероятно е уникално, тъй като е единична реакция, при която се получават кратни количества от даден продукт - много прилича на възпроизвеждането", казва пред Space.com водещият автор на изследването Жен Пенг, еволюционен биолог от Университета на Уисконсин-Медисън.

За да открият тези реакции, учените анализират повече от два века дигитализирани научни документи, написани на много различни езици. "С помощта на ефективни инструменти за търсене и превод на езици успяхме да разработим и проведем тази първа по рода си оценка на разпространението на автокаталитичните цикли", казва съавторът на изследването Зак Адам, геолог от Университета на Уисконсин-Медисън.

В крайна сметка изследователите откриват 270 различни цикъла на автокаталитични реакции. "Автокатализата може да не е толкова рядка, а вместо това да е обща характеристика на много различни среди, дори такива, които са наистина различни от Земята", коментира Качар.

В повечето от 270-те цикъла не са използвани органични съединения. Някои от тях бяха свързани с елементи, които отсъстват или се срещат изключително рядко в живота на Земята, като живак или радиоактивния метал торий. Редица цикли вероятно протичат само при изключително високи или ниски температури или налягания.

Изследователите дори откриват четири автокаталитични цикъла, включващи благородни газове, които рядко, ако изобщо някога, влизат в химични реакции с други елементи. Ако дори относително инертен газ като ксенона може да участва в автокатализа, "има основателна причина да се предполага, че автокатализата се случва по-лесно при други елементи", казва Пенг.

Само осем от тези цикли са сравнително сложни и се състоят от четири или повече реакции. Повечето от 270-те цикъла са били прости, всеки от които се е състоял само от две реакции. Изследователите отбелязват, че е възможно да се комбинират няколко цикъла заедно, дори когато те са много различни един от друг. Това би могло да доведе до самоподдържащи се химични реакции, които генерират разнообразни молекули, за да се получи голяма сложност.

Снимка: Unsplash

Виж още: Вентилаторът на PS5 работи различно според нуждите на всяка игра