构成生命的手性分子被陨石带到早期地球上？

一项新的研究表明：生命的构成元素可能是宇宙起源，然后搭上陨石来到早期地球。科学家们继续研究生命的组成部分来自哪里，以及它们在整个宇宙中有多普遍。对于我们所识别的每一个构成元素，从碳和磷到蛋白质和核酸，我们还必须问，它是什么时候到达这里的？如何到这里，从哪里到这里？亚利桑那州立大学分子科学学院的Sandra Pizzarello和加州大学戴维斯分校行星科学系的Christopher Yarnes研究了Murchison陨石的提取物。

在银河系中心附近的恒星形成区域人马座B2中发现了环氧丙烷。图片：B. Saxton/NRAO/AUI/NSF/N. E. Kassim (Naval Research Laboratory)/Sloan Digital Sky Survey

博科园-科学科普：该陨石于1969年降落在澳大利亚，以其200磅(90公斤)的重量和碳含量丰富的组成，至今仍是研究最多的陨石之一。在萃取物中发现了一种手性分子的证据，在遥远恒星形成区域也发现了这种分子。手性是指分子中原子的排列，想想对称物体的镜像，比如椅子或订书机。它的镜像可以完美地叠加在原始图像上。然而，手这样的手性物体的镜像是不能叠加在原物上。同手性，或者说是单手性，

在细胞化学反应中起著关键作用，所有的生物(我们所知道的)都含有“左手性”分子。科学家们不确定这是为什么，但一些人认为答案可能与分子的宇宙起源有关。2016年研究人员在人马座B2中发现了环氧丙烷，一种手性分子。人马座B2是一个巨大的分子气体云，距离地球大约25000光年，靠近银河系中心。这些发现表明，生命所需的手性分子可能来自太空，尤其是恒星形成区域。

Pizzarello和Yarnes用乙醇从Murchison陨石中提取了粉末，然后对其进行了环氧丙烷测试，环氧丙烷是人马座B2中先前发现的手性分子。在提取物中发现了两种环氧丙烷衍生物，而水解(将化学物质与水分解)使这些衍生物产生丙二醇，进一步证实了环氧丙烷的存在。一个令人惊讶的结果是，在经过4周的冷冻后，样品中出现了聚合物化合物，这是丙二醇的另一个迹象。研究人员认为，这种化合物可能“从母体小行星和早期地球上的陨星氧化物中形成”。

这里我们看到一个左旋氨基酸和一个右旋氨基酸。地球上所有氨基酸的手性都是左手性。图片：NASA

这表明这种分子有能力承受太空的严酷环境和漫长的宇宙旅程。研究人员的结论之一是陨石包含了一种“未知的成分复杂性”。科学家们不知道陨石还有哪些分子秘密，也不知道这些秘密如何改变我们对生命起源的理解。我们所知道的是陨石似乎有非生物合成的成分，或者从非生物分子中创造化合物的成分。Pizzarello在接受《天体生物学》访时说：陨石包含了我们在各种分子物种中寻找的所有东西。

换句话说，化学过程，而不是生物过程，可能产生了第一个活细胞，它们都是同手性的。爱丁堡大学物理与天文学学院的天体生物学教授Charles Cockell相信：生命使用一种手性形式来简化生化识别是有道理的，但是这种配置的来源涉及到一个尚未解答的问题，即化学过程是否早于生物学过程，或者是否手性源自“一种形式的前生命过剩，使生命倾向于放大它现在所显示的手性”。

尽管陨石携带着生命所必需的分子，Pizzarello指出，我们仍然不知道它们是否对地球上的生命负责，或者它们是否是唯一将手性分子带到地球的宇宙载体。确定的答案很难得到，但考克尔相信，科学家可以通过研究分子对空间生命形式的重要性以及选择手性的过程来破解这个谜题。还有什么其他的前生命秘密被锁在(太空中的)未知化合物中呢？不管答案是什么，这项研究表明“生命之前的化学进化有着非常深刻的根源。

默奇森陨石的样本，它于1969年坠落在澳大利亚，含有多种有机分子，可能暗示生命的起源。图片：Art Bromage/Wikimedia Commons CC BY-SA 2.0

手性是我们所知的所有生命中固有的一种倾向，这个观点要么始于约136亿年前银河系的诞生，要么源自它的诞生。正如卡尔·萨根所说：我们是由恒星组成的。这一发现也暗示了决定论的一个更大的问题，即是物理或化学定律决定了生命的手性，还是取决于偶然性。在很多方面，至少对于生命的起源来说，陨石提供了分离这两种物质的关键。这项工作是由美国宇航局天体生物学通过外太空生物学和进化生物学“地球在其他太阳系”计划支持的。

博科园-科学科普｜Joelle Renstrom/Space｜参考期刊文献 :《地球与行星科学快报》，DOI:doi.org/10.1016/j.epsl.2018.05.026

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