氨基酸是生命的关键组成部分之一|全球速看料

时间：2023-04-06 17:07:54 来源: 互联网

(资料图片)

我们的太阳系由分子云形成，分子云由排放到星际介质 (ISM) 中的气体和尘埃组成，星际介质是恒星之间的广阔空间。在分子云坍缩时，形成了早期的太阳，周围环绕着一大片气体和尘埃。尘土飞扬的物质碰撞产生岩石物质，这些物质最终会变大，形成称为星子的大物体。

在离太阳足够远的地方形成的微行星也含有大量的冰。冰由水和其他挥发性化合物组成，例如一氧化碳 (CO)、二氧化碳 (CO 2 )、甲醇 (CH 3 OH) 和氨 (NH 3)，以及许多其他有机化合物，可能包括一些氨基酸。最终，由于存在使尸体升温的放射性物质，冰融化了。这一时期的液态水(称为水性改变)使许多反应得以发生，包括 Strecker 合成和类似 Formose 的反应，结果是产生了新的有机物质，包括氨基酸(图 2)。同样的过程还将岩石材料从其原始矿物转变为新的次生矿物，例如层状硅酸盐、碳酸盐、铁氧化物和铁硫化物(图 1)。

几百万年后，随着放射性物质用完，微行星开始冻结。后来灾难性的碰撞和与太阳系行星的相互作用使这些大天体破碎，并将它们的小行星和彗星碎片送至地球附近。此后，进一步的撞击事件将这些小行星和彗星的碎片传送到地球表面，在地球的历史过程中为地球提供了大量的有机物质，包括氨基酸。

氨基酸存在于地球上的所有生物体内，是蛋白质的组成部分。蛋白质对于生物体内的许多过程都是必不可少的，包括催化反应(酶)、复制遗传物质(核糖体)、转运分子(转运蛋白)以及为细胞和生物体提供结构(例如胶原蛋白)。因此，在地球上生命开始的地区需要大量的氨基酸。

先前的工作已经确定了早期地球和地外环境中可以形成氨基酸的许多可能环境。有趣的是，大多数氨基酸至少有两种形式，它们的结构代表彼此的镜像，类似于人的手。因此，这些通常被称为右手或左手光学异构体。地球上生命的一个有趣特征是它在其蛋白质中使用一种特殊类型的氨基酸，即左手光学异构体。目前，已知只有某一类陨石(碳质球粒陨石)含有过量的左旋光学异构体，这导致人们认为生命所用的氨基酸可能源自这些陨石。尽管如此，

在这里，一组科学家分析了小行星 Ryugu 的几个碎片，并计算了其中氨基酸的丰度。颗粒内矿物相的丰度先前已在另一份出版物中报道过，该出版物允许比较氨基酸和矿物质的丰度。结果发现，一个粒子 (A0022) 含有高丰度的一种氨基酸，这种氨基酸在地外物质中并不常见，称为二甲基甘氨酸 (DMG)，而另一个粒子 (C0008) 所含的这种氨基酸未超过检测限(图 3) . 同时，发现氨基酸甘氨酸的丰度在 A0022 中低于 C0008，而 β-丙氨酸的丰度呈相反趋势。因此，A0022 的 β-丙氨酸与甘氨酸的比率高于 C0008。该比率先前显示为指示对星子进行水蚀变的程度。因此，假设与 A0022 中较高水平的水性改变相关的一些反应可以解释与 C0008 相比，该颗粒中 DMG 的高丰度。

因此，对矿物相进行了检查，以查看是否有任何其他证据表明什么反应可能导致 Ryugu 颗粒之间的不同氨基酸丰度。结果发现，A0022 中次生矿物(在水蚀变后形成)的丰度，包括碳酸盐、磁铁矿和硫化铁，高于 C0008(图 4)。特别是，与 C0008 相比，高丰度的碳酸盐表明在 A0022 发生改变的微行星区域内存在更多的 CO 或 CO2。结合 β-丙氨酸与甘氨酸比率更强烈的水性改变的证据，这表明 A0022 的前体中通常可能存在比 C0008 中更多的冰(图 4)。

商业生产 DMG(人类重要的营养素)的一种方法是通过 Eschweiler-Clarke 反应。该反应需要甘氨酸与水中的甲酸和甲醛相互作用，并且还会产生 CO 2。甘氨酸、甲醛和甲酸都存在于彗星中，因此预计它们会存在于小行星的星子前体中。因此，如果 Eschweiler–Clarke 反应发生在 A0022 前体的水相变化过程中，那么与 C0008 相比，它可以解释该颗粒中高水平的 DMG 和较低丰度的甘氨酸(图 4)。此外，产生的 CO 2可能进一步促进了 A0022 中碳酸盐的形成。

总的来说，该研究的结果表明，微星的水相变化过程中存在的条件的细微差异会对氨基酸的最终丰度产生重大影响。一些氨基酸可以被破坏，而另一些氨基酸可以被创造出来，这反过来会影响地球上生命起源时氨基酸的可用性。

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