生命起源的早期關鍵步驟,發生在各種條件下!你知道哪些?

2021-01-12 博科園

地球上可能存在的生命前體是由各種複雜混合物形成，這可能表明，在形成地球上生命起源的遺傳分子過程中，構建起了至關重要的基石。基因分子提供了儲存和複製信息的能力，可能對生命起源至關重要，但尚不清楚它們是如何從早期地球上存在的複雜化學環境中產生。在發表在《科學報告》(Scientific Reports)上的新發現表明，答案可能從氮雜環化合物開始。

氮雜環化合物是一種環狀分子，據信在年輕的地球和太陽系其他地方很常見。有幾種類型的雜環作為DNA和RNA的鹼基或亞基，我們所知道的生命所使用的遺傳分子。賓夕法尼亞州立大學(Penn State)地球科學教授克里斯多福·豪斯(Christopher House)說：研究生命起源的挑戰之一，就是要弄清哪些反應是關鍵步驟，新研究確定了這些分子下一步最有可能採取的行動。一組研究人員發現，氮雜環化合物可能在一系列實驗中成為生命的基石。

這些實驗產生了複雜的化學混合物，就像穿越早期地球大氣層雷擊所產生的混合物一樣。即使在研究中大氣成分不同，許多不同的雜環也會產生類似的原始遺傳前體。真正令人驚訝的是，這麼多不同的環狀分子被發現具有反應性，而且無論使用何種模擬大氣，它們的下一步都相同。豪斯同時也是賓夕法尼亞州立大學天體生物學研究中心和美國宇航局賓夕法尼亞太空撥款聯盟(NASA Pennsylvania Space Grant Consortium)的主任。

這一結果支持了一個假設，即更簡單的基因結構可能早於DNA和RNA的形成，並表明類似的生命起源前反應可能發生在太陽系的其他地方。之前的研究是在孤立條件下探索類似的反應，與之不同的是，研究小組使用有機的複雜混合物來更好地模擬早期地球化學，不知道這些反應是朝著生命的建設性一步，還是走向死胡同。在這項研究中，雜環在複雜的混合物中發生反應，形成化學反應側鏈，這種結構將雜環連接在一起，並促進更複雜分子的形成。

這些修飾的雜環可以作為肽核酸(PNAs)的亞單位，這是一種RNA的前體。它們在不同的大氣條件下如此容易形成，支持了PNAs可能在生命起源前在地球上形成的理論。博伊西州立大學(Boise State University)化學助理教授邁克卡拉漢(Mike Callahan)表示：發現暗示了PNA在早期地球上存在的可能性，因為觀察到一些成分存在許多強大的合成途徑，這一發現對其他星球上類似的基因前體也有啟示。

與雜環反應並形成這些側鏈的有機物也在星際介質、彗星甚至泰坦的大氣層中被發現，由於這些反應在多種條件下的複雜混合物中都很強烈，研究結果可能會對地球以外PNAs的形成產生影響。參與這項研究的還有高級研究科學家Karen Smith和研究生Melissa Roberts都來自博伊西州立大學。

博科園｜研究/來自：賓夕法尼亞州立大學參考期刊《科學報告》博科園｜科學、科技、科研、科普

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