首次發(fā)現(xiàn)隕石中的糖為生命起源提供了線索

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

該小組在兩種富含碳的隕石中發(fā)現(xiàn)了核糖和其他生物必需糖，包括阿拉伯糖和木糖，這些隕石富含碳，分別是NWA 801(CR2型)和Murchison(CM2型)。核糖是RNA(核糖核酸)的重要組成部分。在現(xiàn)代生活的大部分時間里，RNA充當信使分子，從DNA分子(脫氧核糖核酸)復(fù)制遺傳指令，然后將其傳遞到稱為核糖體的細胞內(nèi)的分子工廠，該工廠讀取RNA即可構(gòu)建執(zhí)行生命過程所需的特定蛋白質(zhì)。

吉弘說：“以前在隕石中發(fā)現(xiàn)了其他重要的生命構(gòu)成要素，包括氨基酸(蛋白質(zhì)的成分)和核堿基(DNA和RNA的成分)，但糖已成為生命主要構(gòu)成要素中缺失的一部分。”日本東北大學(xué)的古河是該研究的主要作者，發(fā)表于11月18日的《美國國家科學(xué)院院刊》上。“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(jù)。促進了在益生元地球上RNA的形成，這可能導(dǎo)致了生命的起源。”

這項研究的合著者杰森·德沃金(Jason Dworkin)說：“在如此古老的物質(zhì)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(jié)果將有助于指導(dǎo)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Hayabusa2和美國宇航局的OSIRIS-REx航天器返回。”

關(guān)于生命起源的一個持久的謎是非生物化學(xué)過程是如何產(chǎn)生生物學(xué)的。DNA是生命的模板，帶有有關(guān)如何構(gòu)建和操作活生物體的說明。但是，RNA也攜帶信息，許多研究人員認為它首先進化，后來被DNA取代。這是因為RNA分子具有DNA所缺乏的功能。RNA可以復(fù)制自身而無需其他分子“幫助”，并且還可以啟動或加速化學(xué)反應(yīng)作為催化劑。這項新研究提供了一些證據(jù)來支持RNA協(xié)調(diào)DNA之前生命機制的可能性。

美國宇航局戈達德研究的合著者丹尼·格拉文說：“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，因為可能存在外星人核糖向地球早期的傳遞偏向，這與RNA首先進化的假設(shè)是一致的。”

這是核糖分子結(jié)構(gòu)的模型和Murchison隕石的圖像。在該隕石中發(fā)現(xiàn)了核糖和其他糖。圖片來源：古川佳廣

該團隊通過使用氣相色譜質(zhì)譜儀分析隕石的粉末狀樣品來發(fā)現(xiàn)糖分，該質(zhì)譜儀通過分子的質(zhì)量和電荷對分子進行分類和識別。他們發(fā)現(xiàn)，在NWA 801中，核糖和其他糖類的豐度范圍為2.3至十億分之十，在Murchison中則為6.7至十億分之十。

由于地球充滿生命，因此研究小組必須考慮隕石中糖分僅僅是來自地球生命污染的可能性。多方面的證據(jù)表明，包括同位素分析在內(nèi)的污染可能性很小。由于原子核中的中子數(shù)量不同，同位素是具有不同質(zhì)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，超過了陸地生物學(xué)中發(fā)現(xiàn)的量，這支持了它來自太空的結(jié)論。

該小組計劃分析更多的隕石，以更好地了解地外糖的含量。他們還計劃查看地外糖分子是否具有左手或右手偏見。有些分子有兩種不同的形式，它們彼此像鏡像一樣，就像您的手一樣。在地球上，生命使用左手氨基酸和右手糖。由于相反的方法(右手氨基酸和左手糖)可能會起作用，因此科學(xué)家希望知道這種偏好的來源。如果小行星的某些過程比另一種更有利于一種變種的生產(chǎn)，那么也許是通過隕石從太空供應(yīng)的影響使該物種在古代地球上更加豐富，這使生命更有可能最終使用它。

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