文化 文明探源
氰化物陨石带给地球生命种子?
华夏经纬网   2019-07-02 08:49:20   
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  本报记者 刘 霞

  关于生命起源的一个永恒的谜是,生命是如何从非生物化学过程中产生的?一项最新研究指出,氰化物或许在其中起了重要作用。

  说到氰化物时,大多数人脑海中浮现的是间谍电影的场景:一个人将药丸吞下,口吐白沫奄奄一息。但这项新研究称,氰化物也可能是构成地球生命所需分子必不可少的化合物,它可能“乘坐”陨石来到地球上,参与了氨基酸和碱基等有机化合物的非生物合成,最终导致地球生命的诞生。

  据美国趣味科学网站6月28日报道,美国博伊西州立大学迈克尔·卡拉汉带领团队进行了一项新研究,对一组特殊的原始陨石样本进行分析,发现其中均含有氰化物。在现代细菌和古细菌体内名为氢化酶的酶中,他们也发现了同样类型的结构。这可能表明,地球生命要么来源于陨石,要么早期地球的地质情况形成了同样的氰化物。

  在陨石中寻找氰化物

  2011年,卡拉汉和同事发表了一篇论文称,他们在陨石中发现了核碱基——一类含氮碱基。之后,他们开始在太空岩石中寻找氰化物。

  像鸟嘌呤或腺嘌呤一样,核碱基是DNA的基本组成部分。卡拉汉说,核碱基的化学反应及其母体小行星似乎依赖氰化物作为反应物。但他并不确信能在陨石上找到任何氰化物,即使它们曾经存在过。他说,氰化物具有极强的反应性,很可能在降落到地球之前就已被消耗和转化完。

  但研究共同作者、博伊西州立大学分析化学家凯伦·史密斯对此并不认同。

  于是,他们收集并测试了陨石样本——大部分在南极洲发现。其中5颗陨石是一种特殊的碳质球粒陨石,被称为CM球粒陨石,它包含有核碱基以及其他生物基本构成成分,如氨基酸。其中一块CM球粒陨石是著名的“默奇森陨石”(Murchison meteorite),这块陨石于1969年9月28日降落于澳大利亚维多利亚州默奇森附近。

  卡拉汉说,令人惊讶的是,每个CM球粒陨石都含有氰化物;而包括据信拥有外星生命证据的火星陨石在内的其他陨石,均不含氰化物。“当你研究这些原始陨石时,就像跳进一台时间机器,你可以回到过去并研究这些古老的材料,然后你会发现这些氰化物与生命和古代生物学的联系。”

  氰化物或参与地球生命起源

  氰化物似乎已经在太空中存活了数十亿年,并且有些来到了冰冷的南极洲。研究人员发现,氰化物和一氧化碳形成配体后与铁离子结合,在陨石中形成稳定的化合物。卡拉汉说:“这是非常经典的无机化学。”

  卡拉汉补充说,无论氰化物如何稳定,它也可以从陨石中释放出来,这使它有望成为生命起源故事中一个有趣的参与者。在地球诞生初期,当太空陨石经常撞击地球时,水和紫外线“携手”,可能会让氰化物从陨石中释放出来。通过这种方式,陨石让可用的氰化物增加,使最终产生活细胞的化学反应得以发生并顺利进行。

  卡拉汉说,另外还有一种可能性:早期地球的氰化物可能是在地球上土生土长的。但如果是这样的话,它可能会以与在陨石上非常相似的方式形成。另一个有趣的惊喜是,陨石中的一氧化碳、铁和氰化物同地球上一些最古老生命群、古菌和细菌的部分酶之间具有奇怪的相似之处。

  所有细菌和古细菌都含有氢化酶——通过分解氢气为细菌和古细菌提供能量的酶。这些酶的活性位点与陨石中的氰化物结构相同,卡拉汉认为,“也许这些陨石化合物是这些活性位点的前体”。

  这一点目前还没有得到证实,但研究小组计划进一步研究陨石化学。他们把希望寄托于美国国家航空航天局(NASA)的“源光谱释义资源安全风化层辨认”(OSIRIS-Rex)探测器,它将从小行星“贝努”(Bennu)采集样本并在2023年将样本送回地球。

  卡拉汉说,“贝努”可能是一个CM球粒陨石天体。他们将从这些样品中寻找氰化物,努力揭示“贝努”与已知陨石之间的联系,并试图了解氰化物等前生物化合物的潜在传递途径,这些化合物可能有助于在早期地球或太阳系其他天体上萌发生命。

来源:科技日报

 

责任编辑:王江莉

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