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宇宙冷雲:生命起源的古老根源?

2024-07-05科學
#流量變現來齊家#隱藏在宇宙雲層的生命密碼,究竟是什麽?講述著怎麽樣的生命起源故事?
生命有可能比太陽還古老嗎?宇宙雲層中到底蘊藏著什麽?讓我們一起走近宇宙中的生命密碼。
在實驗室中加熱冰凍條件下的星際瓦斯雲中發現的冰類似物會產生一種胺基酸。
插圖描繪了其中一種含有前生物分子的雲的樣子。
(圖片來源:Jurik Peter/Shutterstock.com)
新的實驗室實驗表明,胺基酸可以在星際分子瓦斯雲的嚴寒條件下形成,這進一步證明了我們所知的生命的基本構成元素來自深空。
科學家們透過冷凍二氧化碳和氨來模擬星際冰層,這種冰層通常可能存在於產生恒星的寒冷分子瓦斯雲中,然後將這些冰層緩慢升溫至 62 克耳文(攝氏零下 211 度,或華氏零下 348 度),就能夠生成胺基甲酸。
胺基甲酸是一種簡單的胺基酸。在生物化學中,它可以與磷酸單元連線,形成胺基甲酰基磷酸等分子。胺基甲酰基磷酸在尿素迴圈中非常重要,還可以作為各種核堿基和其他胺基酸的前體,而核堿基和其他胺基酸是蛋白質的組成部份。
這一發現由夏威夷大學馬諾亞分校和國立東華大學的科學家領導實施,它加強了這樣一種理論,即地球生命的組成部份--胺基酸、醣類、蛋白質,甚至更復雜的有機分子--是在太空中形成的,然後才被送到地球上。
"這項新研究的資深作者之一、夏威夷大學的雷夫-凱澤(Ralf Kaiser)告訴太空網:"胺基酸有可能在冷分子雲中形成,我們在實驗室中做的實驗為此提供了證據。"我們的研究表明,二氧化碳和氨實際上只需升溫就能形成胺基甲酸"。
"羅塞塔 "任務在67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星中檢測到了胺基酸甘胺酸時,人們在隕石中也已經檢測到了許多胺基酸;日本 "隼鳥2號 "任務從小行星 "龍宮 "返回地球的物質樣本中也發現了胺基酸。
2023年3月發表的研究發現,像這樣的小行星可能獲得了胺基酸,這些胺基酸是透過最終產生太陽的前太陽星雲中的游離化學反應形成的。以前的實驗也曾成功地從星際冰與來自銀河宇宙射線的游離輻射交互作用的類似物中形成胺基酸。
然而,新結果首次表明,即使沒有游離輻射,胺基酸也能形成,而且還為胺基酸形成的溫度設定了下限。這一發現進一步表明,生命的基本組成部份甚至在太陽和行星出現之前就已經形成。
遺憾的是,迄今為止尚未證實在星際分子雲中探測到胺基酸,而今年夏天據稱在一千光年外的分子雲中探測到的胺基酸色胺酸(制造蛋白質所必需的胺基酸之一),後來也被推翻了。凱澤說:「迄今為止,唯一檢測到胺基酸的地方是在彗星和隕石中。」
然而,就計算結果而言,新發現支持了胺基酸應該存在於恒星形成區域的理論。最重要的是,凱澤和他的同事們發現,當分子雲在內部年輕恒星的能量作用下升溫時,胺基甲酸和胺基甲酸銨(也在實驗中產生)可以昇華形成穩定的瓦斯。
凱澤說:"我們將溫度升高到290克耳文(17攝氏度,或62華氏度),它們在氣相中存活下來,因此可以被射電望遠鏡探測到。這些射電望遠鏡包括位於智利的阿塔卡馬大型公釐/亞公釐波陣列(ALMA),該陣列一直在對原行星盤進行成像。這些盤正在忙於形成小行星和原行星,如果能在這些盤中探測到胺基酸,將進一步支持胺基酸誕生於孕育恒星和行星的分子雲中,然後在氣態階段吸積成行星體的理論。
研究小組討論的分子示意圖。(圖片來源:ACS Cent.)
凱澤說,目前,下一步工作是在模擬星際雲和恒星形成區的條件下,合成其他有機化合物。他說:"我們想看看,是否有可能在實驗室條件下做實驗也能形成更復雜的生物有機分子。「」在最近的一篇論文中,凱澤和他的同事用氨和乙醛冰的混合物生產出了一種螯合劑。
螯合劑能將離子與鎂、鉀和鈉等 "金屬離子 "結合在一起。這在細胞生物學中對於透過細胞膜運輸離子非常重要,但通常需要非常復雜的分子來推動這些過程--科學家們甚至不確定這些分子能否在太空中形成。
然而,凱澤說,他的實驗產生了一種更基本的分子,"由氨和乙醛形成的前生物螯合劑是一種非常簡單和通用的途徑,類似於胺基甲酸,可以在太空中形成更復雜的系統"。
隨著前進演化生物學家追溯地球上生物化學的前進演化過程,隨著天文學家進一步了解生命所使用的日益復雜的有機分子是如何在太空中形成的,他們將繼續接近中間的交匯點,並確定地球上生命的起源,或許還有更遠的地方。
BY:Keith Cooper
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