生命的基本單位核鹼基，可能在星際雲中形成！模擬檢測到DNA

2020-10-18 博科園

一項新的實驗表明，生命的基本單位之一（核鹼基）可能起源於散布在恆星之間的巨大氣體雲中。在模擬環境中首次檢測到DNA的基本構建塊，稱為核鹼基的化合物，模擬了散布在恆星之間的氣態雲，這一研究發現發表在《自然通訊》上，使我們更接近了解地球上生命的起源。北海道大學低溫科學研究所(Institute Of Low Temperature Science)的奧巴康弘(Yasuhiro Oba)表示：這一結果可能是揭示人類基本問題的關鍵。

例如太陽系形成期間存在哪些有機化合物，以及它們如何促進地球上生命的誕生。科學家們已經在彗星、小行星和星際分子雲（分散在恆星之間的巨大氣態雲）中檢測到了生命開始所必需的一些基本有機分子。人們認為，這些分子可能是在大約40億年前通過隕石撞擊到達地球，為孕育生命的化學混合物提供了關鍵成分。了解這些分子是如何形成的對於理解生命起源至關重要。DNA和RNA的基本結構單元稱為核苷酸，由核酸酶、糖和磷酸鹽基團組成。

  • （博科園圖示）超高真空反應室的內部外觀，模擬星際雲環境中的化學反應。圖片：Hokkaido University

先前在星際分子雲中模擬預期條件的研究已經檢測到糖和磷酸鹽的存在，但沒有檢測到核苷酸。現在，北海道大學、九州大學和日本海洋地球科學技術廳(JAMSTEC)的Yasuhiro Oba和同事們已經使用先進分析方法來檢測模擬星際雲環境中的基本鹼基。研究小組在超高真空反應室中進行了實驗。水、一氧化碳、氨和甲醇的氣態混合物在-263攝氏度的溫度下持續供應到宇宙塵埃類似物上。兩個氘放電燈連接到室內提供真空紫外光，以誘導化學反應。這一過程導致在艙內塵埃模擬物上形成一層冰冷的薄膜。

  • （博科園圖示）Yasuhiro Oba及其同事在模擬星際雲環境中檢測到的基本核鹼基。Hokkaido University

研究小組使用了高解析度質譜儀和高性能液相色譜儀來分析加熱到室溫後在基底上形成的產物。這些技術工具的最新進展使他們能夠檢測胞嘧啶、尿嘧啶、胸腺嘧啶、腺嘌呤、黃嘌呤和次黃嘌呤的存在。還檢測到了構成蛋白質的胺基酸，以及同一系列中的幾種二肽或胺基酸的二聚體。該團隊懷疑，過去模擬星際分子雲環境的實驗可能會產生鹼基，但所使用的分析工具不夠靈敏，無法在複雜的混合物中檢測到它們。研究發現表明，複製的過程可能導致生命分子前體形成，這些結果可以提高我們對太空中化學演化早期階段的理解。

博科園｜研究/來自：北海道大學

參考期刊《自然通訊》

DOI: 10.1038/s41467-019-12404-1

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