破解來自天外的生命密碼 隕石研究揭示生命在分子水平上的運(yùn)作機(jī)制
在3月16日的《美國國家*院刊》上,美國國家*(NASA)的科學(xué)家指出,他們?cè)趯?duì)隕石的成分進(jìn)行分析后,發(fā)現(xiàn)了生命在其zui基本分子水平上的運(yùn)作機(jī)制。
生命氨基酸分子都是左手性
論文*作者、NASA戈達(dá)德宇航中心的丹尼爾•格拉夫因博士說,太空中產(chǎn)生的氨基酸等生命分子是通過隕石的沖擊帶到地球上的,這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)有助于解釋為什么生命都是左手性的,也就是說,地球上所有已知生命都只用左手性氨基酸來構(gòu)建蛋白質(zhì)。
蛋白質(zhì)是主要的生命分子,被用在形成從頭發(fā)到酶(可幫助加速或調(diào)節(jié)化學(xué)反應(yīng))等各種不同結(jié)構(gòu)。正如26個(gè)英文字母可組合成無數(shù)的單詞,生命體采用約20種不同的氨基酸,通過排列組合構(gòu)筑出數(shù)百萬種不同的蛋白質(zhì)。氨基酸分子能以兩種方式制造,好比人的左右手,其手性彼此互為鏡像。
盡管從理論上來說,右手性的氨基酸也運(yùn)行良好,但戈達(dá)德宇航中心的杰森•徳沃克金博士提醒說,千萬別將其與左手性氨基酸混在一起,一旦這么做,生命就會(huì)變成類似炒蛋的東西而變得一團(tuán)混亂。既然生命無法在左手性和右手性氨基酸同時(shí)存在時(shí)正常運(yùn)行,那么是什么使得生命選擇了左手性氨基酸而非右手性氨基酸呢?
外太空分子可能參與了生命起源
在過去4年里,該研究小組仔細(xì)分析了富含碳元素的碳質(zhì)球粒隕石樣本的成分。研究人員發(fā)現(xiàn),在3種類型的碳質(zhì)球粒隕石中,單就異*而言,左手性的比例要比右手性的高出許多。在zui常用來研究的默奇森隕石(被認(rèn)為是某小行星的一部分)中,這個(gè)差距更是超過了18%%。格拉夫因表示,在各種隕石中找到了更多的左手性異*,這一點(diǎn)支持了外太空的分子可能參與了地球原始生命起源這一假說,即氨基酸被小行星與彗星帶到早期的地球,促成了只有基于左手性的蛋白質(zhì)生命出現(xiàn)在地球上。
研究人員表示,所有的氨基酸都可以通過化學(xué)反應(yīng)(由輻射或溫度供給能量)從左手性轉(zhuǎn)變?yōu)橛沂中?,反之亦然??茖W(xué)家之所以從異*入手,是因?yàn)榇税被峥蓪⑵涫中员3謳资畠|年之久,且其罕為生命所用,只存于隕石中,所以不太可能受到地球生命的污染。
格拉夫因介紹說,此次研究的隕石來自于地球形成前,已有超過45億年的歷史。“我們相信造就更多左手性異*的相同過程,同樣會(huì)造就更多其他類型的左手性氨基酸,并可在隕石中被發(fā)現(xiàn),不過這種朝向左手性氨基酸的傾向在其后一段時(shí)間內(nèi)幾乎被刪除殆盡。”
該研究小組的發(fā)現(xiàn)驗(yàn)證并擴(kuò)展了10年前由亞利桑那大學(xué)研究人員zui早提出的研究成果。他們?cè)谀嫔E石中發(fā)現(xiàn)了過量的異*。格拉夫因指出,他們使用了不同的技術(shù)來尋找這種過量的異*,并在奧爾蓋爾隕石中發(fā)現(xiàn)了它的存在,奧爾蓋爾隕石屬于另一隕石群,據(jù)稱來自一顆已滅絕的彗星。
左手性氨基酸形成與水含量有關(guān)
研究小組對(duì)于這種過量的情況提出了一種假想模式。因?yàn)椴煌愋偷碾E石中有著不同的含水量,這是由隕石中找到的黏土和含水礦物的數(shù)量來決定的。研究人員發(fā)現(xiàn),在含水量較多的隕石中,左手性異*的數(shù)量會(huì)更多。徳沃克金分析說:“這一發(fā)現(xiàn)給我們一個(gè)啟示,過量左手性氨基酸的形成與水造成的某些改變有關(guān)。促成左手性氨基酸數(shù)量更多的方法有許多種,這一發(fā)現(xiàn)縮小了我們的搜尋范圍。”
研究小組指出,如果朝向左手性的傾向起源于太空,那么在我們太陽系中尋找外星生命的努力會(huì)更加困難。即使在太陽系中的任何一處發(fā)現(xiàn)外星生命,那也可能是很微小的,因?yàn)橹挥形⑸锊拍茉诃h(huán)境下生存下來。想要確定微生物是否來自外星,zui大的問題是確定其有否被來自地球的微生物所污染。
如果發(fā)現(xiàn)這種生命是基于右手性氨基酸的,就可確定其必定不是來自地球。但是,如果左手性氨基酸始于太空,它就有可能延伸至太陽系,如此,在火星上可能發(fā)現(xiàn)的任何生命也將會(huì)是左手性的。
另一方面,如果存在某種機(jī)制,可在生命出現(xiàn)之前選擇手性,那至少是益生性化學(xué)作用在產(chǎn)生生命之前不得不解決的一個(gè)問題。如果這一問題已為地球所解決,那在太陽系中的其他地方,例如在火星表面之下,或木衛(wèi)二、土衛(wèi)二或土衛(wèi)六冰冷表層之下的海洋中,這一問題可能也已被解決了。
破解來自天外的生命密碼 隕石研究揭示生命在分子水平上的運(yùn)作機(jī)制