2015.03.02. - A Titanon elképzelhető életformát modelleztek

A Cornell University kutatói egy olyan sejtmembránt modelleztek, amely a Szaturnusz legnagyobb holdja, a Titan barátságtalan, -180 °C-os, oxigénmentes környezetének metántengereiben is működőképes lehet.

Nagy képzelőerővel, de szigorúan tudományos alapokon a Cornell University kutatói, két vegyészmérnök és egy csillagász olyan "létformát" modelleztek, amely barátságtalan, nagyon hideg környezetben - például a Szaturnusz óriásholdjának, a Titannak a felszínén - is képes lehet az anyagcserére és a reprodukcióra. A bolygóméretű hold tavaiban, tengereiben nem víz, hanem folyékony metán hullámzik, így a földihez hasonló élet szinte egészen biztosan nem létezhet rajta, metánalapú, oxigénmentes létformák azonban valószínűleg igen. A modellezett sejtmembrán kicsiny, szerves, nitrogénalapú vegyületekből áll és a folyékony metán -180 °C-os hőmérsékletén is működőképes.

A munkában Paulette Clancy, a molekuláris dinamika szakértője, a vegyészmérnökként végzett James Stevenson és az egyetem egyik csillagásza, Jonathan Lunine (Cornell's Center for Radiophysics and Space Research) vettek részt. Utóbbi a Szaturnusz holdrendszerének kiváló szakértője, tagja a Cassini-Huygens küldetés tudományos csapatának: a Cassini adataiból derült ki, hogy a Titanon szénhidrogén-tengerek vannak. A metánalapú létformák titani létezésének lehetőségén gondolkozva, illetve a Templeton Foundation támogatásával felvértezve Lunine egy évvel ezelőtt kezdett el olyan munkatársakat keresni a Cornell Egyetemen, akik rendelkeznek tapasztalatokkal a kémiai, molekuláris modellezésben. Clancy, aki előtte sosem találkozott vele, felajánlotta a segítségét. Se biológusok, se csillagászok nem vagyunk, mondta, de megvannak a szükséges eszközeink. Szerinte ez még jól is jöhetett, mert nem voltak prekoncepcióik arról, hogy egy sejtmembránnak hogyan kell(ene) vagy hogyan nem kell(ene) kinéznie, csak dolgoztak azokkal a vegyületekkel, amelyekről tudták, hogy megtalálhatók a Titanon. Pusztán azt a kérdést tették fel, hogy ezekből mit lehet kihozni.

A földi élet szempontjából az egyik legfontosabb "alkatrész" egy foszfolipid alapú kétrétegű membrán. Az erős, áteresztő, vízbázisú burok a sejt szerves anyagát veszi körül. Az ilyen membránokból álló zsákok a liposzómák. A legtöbb csillagász ezért a földönkívüli élet lehetséges színtereit olyan helyeken keresi a csillagok körül, ahol a kőzetbolygók felszínén a víz sokáig folyékony állapotban maradhat (lakhatósági zónák). Mi van azonban akkor, ha a sejt nem vizes közegben, hanem metánban működik, amelynek a fagyáspontja sokkal alacsonyabb, mint a vízé?

A kutatók a modellezett sejtmembránjuknak az azotoszóma nevet adták. Az azote francia szó nitrogént jelent, míg a liposzóma kifejezés a görög lipos és soma szavakból származik, jelentése lipid test, az analógia alapján az azotoszóma jelentése tehát nitrogén test.

Egy, a vírusokhoz hasonló méretű, 9 nanométer átmérőjű azotoszóma modellje, amelyből a membrán egy részét eltávolították, hogy láthassuk, a belseje üres.
[James Stevenson]

Az azotoszóma a Titan nagyon alacsony hőmérsékletű tavaiban és tengereiben megtalálható nitrogén-, szén- és hidrogénmolekulákból áll, de stabilitása és flexibilitása ugyanolyan, mint földi megfelelőjének, a liposzómának. Ez kissé meglepte Clancy-t és Stevensont, akik korábban soha nem foglalkoztak a sejtstabilitás mechanikájával, hiszen a félvezetőket vizsgálták, nem a sejteket. Most egy molekula-dinamikai eljárással olyan metánt tartalmazó vegyületeket kerestek, amelyek képesek membránszerű szerkezetté összeállni. A legígéretesebb jelöltnek az akrilonitril-azotoszómát találták, amely kellően stabilnak mutatkozott, a rugalmassága pedig hasonló a földi foszfolipid membránokéhoz. Az akrilonitril - egy színtelen, mérgező, folyékony szerves vegyület, amelyet akrilszálak, gyanta és hőre lágyuló műanyagok előállítása során használnak - pedig megtalálható a Titan légkörében. A kezdeti sikereken felbuzdulva Clancy azt javasolta, következő lépésként vizsgálják meg, hogy ezek a sejtek hogyan viselkednek metánban gazdag környezetben, ami az oxigént nem tartalmazó metánalapú sejtek reprodukciójához és anyagcseréjéhez hasonló lehet.

A csoport legfiatalabb tagja, Stevenson elmondása alapján az ő inspirációja nagy részben Isaac Asimovnak köszönhető, aki már 1962-ben leírta a nem vízalapú élet koncepcióját a "Not as we know it" című esszéjében. Szerinte övék az első konkrét tanulmány egy nem-olyan-mint-amilyennek-ismerjük létformáról. Lunine szemei előtt pedig már az lebeg, hogy az elképzelést egyszer majd a Titanon magán tesztelik, ha egy szonda a hold metántengereiben úszva a helyszínen gyűjt majd szerves mintákat.

Az eredményeket részletező szakcikk a Science Advances c. folyóiratban jelent meg.

Forrás:

• ScienceDaily 2015.02.27.