宇宙冷云：生命起源的古老根源？

隱藏在宇宙云層的生命密碼，究竟是什么？講述著怎么樣的生命起源故事？

生命有可能比太陽(yáng)還古老嗎？宇宙云層中到底蘊(yùn)藏著什么？讓我們一起走近宇宙中的生命密碼。

在實(shí)驗(yàn)室中加熱冰凍條件下的星際氣體云中發(fā)現(xiàn)的冰類似物會(huì)產(chǎn)生一種氨基酸。

插圖描繪了其中一種含有前生物分子的云的樣子。

(圖片來(lái)源：Jurik Peter/Shutterstock.com）

新的實(shí)驗(yàn)室實(shí)驗(yàn)表明，氨基酸可以在星際分子氣體云的嚴(yán)寒條件下形成，這進(jìn)一步證明了我們所知的生命的基本構(gòu)成元素來(lái)自深空。

科學(xué)家們通過(guò)冷凍二氧化碳和氨來(lái)模擬星際冰層，這種冰層通?？赡艽嬖谟诋a(chǎn)生恒星的寒冷分子氣體云中，然后將這些冰層緩慢升溫至 62 開爾文（攝氏零下 211 度，或華氏零下 348 度），就能夠生成氨基甲酸。

氨基甲酸是一種簡(jiǎn)單的氨基酸。在生物化學(xué)中，它可以與磷酸單元連接，形成氨基甲酰基磷酸等分子。氨基甲酰基磷酸在尿素循環(huán)中非常重要，還可以作為各種核堿基和其他氨基酸的前體，而核堿基和其他氨基酸是蛋白質(zhì)的組成部分。

這一發(fā)現(xiàn)由夏威夷大學(xué)馬諾阿分校和國(guó)立東華大學(xué)的科學(xué)家領(lǐng)導(dǎo)實(shí)施，它加強(qiáng)了這樣一種理論，即地球生命的組成部分--氨基酸、糖類、蛋白質(zhì)，甚至更復(fù)雜的有機(jī)分子--是在太空中形成的，然后才被送到地球上。

"這項(xiàng)新研究的資深作者之一、夏威夷大學(xué)的拉爾夫-凱澤（Ralf Kaiser）告訴太空網(wǎng)："氨基酸有可能在冷分子云中形成，我們?cè)趯?shí)驗(yàn)室中做的實(shí)驗(yàn)為此提供了證據(jù)。"我們的研究表明，二氧化碳和氨實(shí)際上只需升溫就能形成氨基甲酸"。

"羅塞塔 "任務(wù)在67P/丘留莫夫-格拉西緬科彗星中檢測(cè)到了氨基酸甘氨酸時(shí)，人們?cè)陔E石中也已經(jīng)檢測(cè)到了許多氨基酸； "隼鳥2號(hào) "任務(wù)從小行星 "龍宮 "返回地球的物質(zhì)樣本中也發(fā)現(xiàn)了氨基酸。

2023年3月發(fā)表的研究發(fā)現(xiàn)，像這樣的小行星可能獲得了氨基酸，這些氨基酸是通過(guò)最終產(chǎn)生太陽(yáng)的前太陽(yáng)星云中的電離化學(xué)反應(yīng)形成的。以前的實(shí)驗(yàn)也曾成功地從星際冰與來(lái)自銀河宇宙射線的電離輻射相互作用的類似物中形成氨基酸。

然而，新結(jié)果首次表明，即使沒(méi)有電離輻射，氨基酸也能形成，而且還為氨基酸形成的溫度設(shè)定了下限。這一發(fā)現(xiàn)進(jìn)一步表明，生命的基本組成部分甚至在太陽(yáng)和行星出現(xiàn)之前就已經(jīng)形成。

遺憾的是，迄今為止尚未證實(shí)在星際分子云中探測(cè)到氨基酸，而今年夏天據(jù)稱在一千光年外的分子云中探測(cè)到的氨基酸色氨酸（制造蛋白質(zhì)所必需的氨基酸之一），后來(lái)也被推翻了。凱澤說(shuō)：“迄今為止，唯一檢測(cè)到氨基酸的地方是在彗星和隕石中。”

然而，就計(jì)算結(jié)果而言，新發(fā)現(xiàn)支持了氨基酸應(yīng)該存在于恒星形成區(qū)域的理論。最重要的是，凱澤和他的同事們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)分子云在內(nèi)部年輕恒星的能量作用下升溫時(shí)，氨基甲酸和氨基甲酸銨（也在實(shí)驗(yàn)中產(chǎn)生）可以升華形成穩(wěn)定的氣體。

凱澤說(shuō)："我們將溫度升高到290開爾文（17攝氏度，或62華氏度），它們?cè)跉庀嘀写婊钕聛?lái)，因此可以被射電望遠(yuǎn)鏡探測(cè)到。這些射電望遠(yuǎn)鏡包括位于智利的阿塔卡馬大型毫米/亞毫米波陣列（ALMA），該陣列一直在對(duì)原行星盤進(jìn)行成像。這些盤正在忙于形成小行星和原行星，如果能在這些盤中探測(cè)到氨基酸，將進(jìn)一步支持氨基酸誕生于孕育恒星和行星的分子云中，然后在氣態(tài)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(lái)源：ACS Cent.）

凱澤說(shuō)，目前，下一步工作是在模擬星際云和恒星形成區(qū)的條件下，合成其他有機(jī)化合物。他說(shuō)："我們想看看，是否有可能在實(shí)驗(yàn)室條件下做實(shí)驗(yàn)也能形成更復(fù)雜的生物有機(jī)分子?！啊痹谧罱囊黄撐闹校瑒P澤和他的同事用氨和乙醛冰的混合物生產(chǎn)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(jié)合在一起。這在細(xì)胞生物學(xué)中對(duì)于通過(guò)細(xì)胞膜運(yùn)輸離子非常重要，但通常需要非常復(fù)雜的分子來(lái)推動(dòng)這些過(guò)程--科學(xué)家們甚至不確定這些分子能否在太空中形成。

然而，凱澤說(shuō)，他的實(shí)驗(yàn)產(chǎn)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(jiǎn)單和通用的途徑，類似于氨基甲酸，可以在太空中形成更復(fù)雜的系統(tǒng)"。

隨著進(jìn)化生物學(xué)家追溯地球上生物化學(xué)的進(jìn)化過(guò)程，隨著天文學(xué)家進(jìn)一步了解生命所使用的日益復(fù)雜的有機(jī)分子是如何在太空中形成的，他們將繼續(xù)接近中間的交匯點(diǎn)，并確定地球上生命的起源，或許還有更遠(yuǎn)的地方。

BY:Keith Cooper

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