隕石中有生命不可或缺的糖類?這一發現為生命起源提供了線索

隕石中有生命不可或缺的糖類?這一發現為生命起源提供了線索

一個國際團隊在隕石中發現了生命必需的糖。這項新發現增加了在隕石中發現的具有生物重要性的化合物的清單,這支持了以下假設:小行星(許多隕石的母體)中的化學反應可以構成生命的某些成分。如果正確的話,古代地球上的隕石撞擊可能通過提供生命的構造要素來輔助生命的起源。

研究小組在兩種富含碳的隕石NWA 801(CR2型)和Murchison(CM2型)中發現了核糖和其他生物必需糖,包括阿拉伯糖和木糖。核糖是RNA(核糖核酸)的重要組成部分。在現代生活的大部分時間裡,RNA充當信使分子,從DNA分子(脫氧核糖核酸)複製遺傳指令,然後將其傳遞到稱為核糖體的細胞內的分子工廠,該工廠讀取RNA即可構建執行生命過程所需的特定蛋白質。

該研究的主要作者日本東北大學的古川善博說:“以前在隕石中發現了其他重要的生命構成要素,包括氨基酸(蛋白質的成分)和核鹼基(DNA和RNA的成分),但糖已成為生命主要構成要素中缺失的部分。這項研究提供了太空中核糖和糖向地球輸送的第一個直接證據。來自外星的糖可能有助於在地球上形成RNA,這可能導致了地球生命的起源。”該研究發表於11月18日的《美國國家科學院院刊》上。

隕石中有生命不可或缺的糖類?這一發現為生命起源提供了線索

△藝術家對流星影響古代地球的想象圖

這項研究的合著者Jason Dworkin說:“在如此古老的物質中,可以檢測到一種像核糖一樣易碎的分子,這是令人驚訝的。這些結果將有助於指導我們對原始小行星Ryugu和Bennu的原始樣品的分析,這些樣品將由日本航空航天局的Hayabusa 2和美國宇航局的OSIRIS-REx航天器帶回。”

關於生命起源的一個持久的謎是非生物化學過程是如何產生生物學的。DNA是生命的模板,帶有有關如何構建和操作活體生物體的說明。但是,RNA也攜帶信息,許多研究人員認為它首先進化,後來被DNA取代。這是因為RNA分子具有DNA所缺乏的功能。RNA可以複製自身而無需其他分子“幫助”,它也可以作為催化劑引發或加速化學反應。這項新研究提供了一些證據來支持RNA協調DNA之前生命機制的可能性。

美國宇航局戈達德研究中心的合著者Danny Glavin說:“在這項研究中分析的任何隕石中均未檢測到DNA中的糖(2-脫氧核糖)。這很重要,因為可能有一種來自外星的核糖傳送到早期地球的傾向,這與RNA首先進化的假設是一致的。”

隕石中有生命不可或缺的糖類?這一發現為生命起源提供了線索

△這是核糖分子結構的模型和Murchison隕石的圖像,在該隕石中發現了核糖和其他糖

該團隊通過使用氣相色譜質譜儀分析隕石的粉末狀樣品來發現糖分,該質譜儀通過分子的質量和電荷對分子進行分類和識別。他們發現,在NWA 801中,核糖和其他糖類的丰度在2.3 ~ 11.0ppb之間,而在Murchison則在6.7 ~ 180ppb之間。

由於地球充滿生命,因此研究小組必須考慮隕石中糖分是來自地球生命汙染的可能性。多方面的證據表明,包括同位素分析在內的汙染可能性很小。由於原子核中的中子數量不同,同位素是具有不同質量的元素的變體。例如,地球上的生命更喜歡使用較輕的碳(12C),而不是較重的碳(13C)。然而,隕石糖中的碳在重13 C中顯著富集,超過了地球生物學中發現的含量,這支持了它來自太空的結論。

該小組計劃分析更多的隕石,以更好地瞭解地外星糖的含量。他們還計劃查看地外糖分子是否具有左手或右手手性。有些分子有兩種不同的形式,它們彼此像鏡像一樣,就像你的手一樣。在地球上,生命使用左手氨基酸和右手糖。由於相反的方法(右手氨基酸和左手糖)可能會起作用,因此科學家希望知道這種偏好的來源。


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