Жизнь на далекой планете — если она там есть — может быть совсем не похожа на жизнь на Земле. Но в запасах Вселенной не так много химических ингредиентов, и ограниченное количество способов их смешать. Команда ученых из Университета Висконсина в Мэдисоне воспользовалась этими рамками, чтобы написать "кулинарную книгу", содержащую сотни химических "рецептов", потенциально способных дать начало жизни.

Используя их список ингредиентов можно существенно упростить поиски жизни в других частях Вселенной. Достаточно учесть наиболее вероятные условия — планетарные версии методов смешивания, температуру "духовки" и время "выпекания" — для того, чтобы рецепт удался.

По словам исследователей, процесс перехода от основных химических ингредиентов к сложным циклам клеточного метаболизма и размножения, определяющим жизнь, требует не только простого начала, но и повторения.

"Происхождение жизни на самом деле представляет собой процесс "появления чего-то из ничего", — говорит астробиолог Бетюль Качар. — Но это не может случиться только один раз. Жизнь сводится к химии и условиям, которые могут генерировать самовоспроизводящуюся картину реакций".

Процессы, в результате которых образуются молекулы, которые способствуют повторению одной и той же реакции снова и снова, называются автокаталитическими. В своем исследовании Чжэнь Пэн, научный сотрудник лаборатории Качар, и его коллеги собрали 270 комбинаций молекул, включающих атомы всех групп и серий периодической таблицы, с возможностью устойчивого автокатализа.

"Считалось, что такого рода реакции встречаются очень редко, — говорит Качар. — Мы показываем, что на самом деле это далеко не так. Просто нужно искать в нужном месте".

Исследователи сосредоточили свой поиск на так называемых реакциях сопропорционирования. В них два соединения, включающие один и тот же элемент с разным числом электронов или состояний, объединяются, образуя новое, в котором элемент находится в промежуточном состоянии.

Чтобы быть автокаталитическим, продукт реакции также должен предоставить исходные материалы для повторного превращения, иными словами он становится топливом для дальнейшего процесса, говорит соавтор исследования геолог Зак Адам. 

"Если эти условия подходят, вы можете начать с относительно небольшого количества таких продуктов, — говорит Адам. — Каждый раз, когда вы совершаете цикла, вы выплевываете как минимум один дополнительный продукт, который ускоряет реакцию".

Автокатализ подобен растущей популяции кроликов. Пары животных собираются вместе, производят потомство, а затем новые особи вырастают, образуют пары и процесс повторяется. Не нужно много кроликов, чтобы вскоре получить еще больше кроликов.

Однако поиск во Вселенной висячих ушей и пушистых хвостов, вероятно, не является выигрышной стратегией. Вместо этого Качар надеется, что химики возьмут идеи из списка рецептов нового исследования и проверят их на кастрюлях и сковородках, имитирующих инопланетную кухню.

"Мы никогда точно не узнаем, что именно произошло на планете, чтобы зародить жизнь. У нас нет машины времени, — говорит Качар. — Но в пробирке мы можем создать несколько наборов условий, чтобы понять, как вообще может развиваться динамика поддержания жизни".

Исследование опубликовано в Journal of the American Chemical Society.