陨石发现:有机分子的关键构建块

六亚甲基四胺结构

六亚甲基四胺(HMT,左)及其静电电位(右)的对称化学结构。信用:Yasuhiro Oba,等。自然通信。2020年12月7日

来自日本的科学家和美国宇航局已经证实陨石中存在一种关键的有机分子,这种分子可能被用来构建其他有机分子,包括一些被生命使用的有机分子。这一发现证实了在地外环境中形成有机化合物的理论。

生命的化yabovip2021学成分依赖于有机化合物,即含有碳和氢的分子,这些分子还可能包括氧、氮和其他元素。有机分子虽然通常与生命有关,但也可以由非生物过程产生,不一定是生命的指示器。关于生命起源的一个持久的谜题是生物学是如何从非生物化学过程中产生的,即所谓的生命前化学。yabovip2021yabo124陨石中的有机分子可能是导致地球上生命出现的有机化合物的来源之一。

Yasuhiro Oba副教授来自北海道大学日本,日本领导了一个国际团队的研究人员,他们在三种不同的富含碳的陨石中发现了称为六亚甲基四胺(HMT)的益生菌有机分子的存在。他们的发现验证了提出HMT作为在星际环境中形成有机化合物中的重要分子的模型和理论。

Murchison Meteorite片段

在本研究中使用的默奇逊陨石的一块照片。来源:美国国家航空航天局

“HMT是一个拼图的关键措施,它在空间中汲取了化学演变的整个画面,”欧博达,一篇关于该研究的关于在2020年12月在杂志上发表的研究自然通信。“解释常规有机分子的形成,如


Amino acids are a set of organic compounds used to build proteins. There are about 500 naturally occurring known amino acids, though only 20 appear in the genetic code. Proteins consist of one or more chains of amino acids called polypeptides. The sequence of the amino acid chain causes the polypeptide to fold into a shape that is biologically active. The amino acid sequences of proteins are encoded in the genes. Nine proteinogenic amino acids are called "essential" for humans because they cannot be produced from other compounds by the human body and so must be taken in as food.
" class="glossaryLink ">氨基酸和糖,两种容易蒸发(挥发)分子,甲醛和氨,在小行星中是必需的许多陨石的父母体。然而,由于由于其高波动性,它们很容易从小蹄环境中丢失,因此科学家们质疑可以在建立发现的陨石有机分子的情况下可以足够。即使在室温下也不会蒸发,如果它在小行星内用液态水加热,则可以生产两种分子。在陨石中发现HMT证实了它是氨和小行星中氨和甲醛的稳定来源。“

在太阳系的历史中,许多小行星可以被碰撞或放射性元素的衰变加热。如果一些小行星足够温暖并具有液态水,则HMT可能已经缩小,以提供构建块,例如甲醛和氨,其反过来反应,以制备在陨石中发现的其他重要的生物分子,包括氨基酸。使用一些类型的氨基酸用于制造蛋白质,其用于构建毛发和指甲等结构,或加速或调节化学反应。

“这些结果揭示了各种方式氨基酸可以在外星环境中形成的氨基酸,”美国国家航空航天局的戈达德·太空飞行中心在马里兰州Greenbelt的纸张的共同作者Jason dworkin说。“在比较样本的情况下可以进一步探索这一点日本的Hayabusa2.美国宇航局的Osiris-rex任务。这些航天器从小行星上收集的物质似乎有着不同的液态水历史。如果某天有一个从彗星核返回样本的任务,也许我们可以看看彗星和小行星中的HMT是否有联系。”

HMT提取

在NASA戈达德太空飞行中心的高效空气微粒过滤层流台上,丹尼尔·格莱文准备给默奇森陨石喷粉。来源:美国国家航空航天局

虽然陨石中有机化合物的多样性得到了充分的证明,但关于这些化合物形成的过程仍存在许多问题。在这个研究领域最重要的陨石是碳质球粒陨石,石质陨石含有高百分比的水和有机化合物。实验模型表明,水、氨和甲醇的组合,在遭受天外环境中常见的光化学和热条件时,会产生许多有机化合物,其中最常见的是HMT。星际冰富含甲醇。假设,HMT应该在含水的外星物质中普遍存在,但直到本研究,它才被发现。

当接触到通常用于分析陨石中有机化合物的过程时,HMT很可能会分解,因此,即使它存在,也可能在其他研究中未被发现。科学家们开发了一种方法,专门从陨石中提取HMT,并将其分解到最小。这种方法使他们能够从默奇森、默里和塔吉什湖陨石中分离出大量的HMT和HMT衍生物。

由于地球上有丰富的生命,研究人员必须确信在陨石中发现的HMT实际上是来自外星的,而不仅仅是来自地球生命的污染。“Murchison片段用于本研究从芝加哥菲尔德博物馆,多年来一直存储在一个密封的容器,是最不被污染和最原始的Murchison我们曾经研究了氨基酸,给我们更多的自信,HMT这个陨石中发现事实上外星起源,”丹尼尔说Glavin NASA戈达德,这项研究的合著者。

yabovip2021生命的化学:陨石中发现的有机分子的关键构建块有关这项研究的更多信息。

参考:“陨石的外星六亚甲基四胺,内阳系统中的益生元化学前兆”由Yashinori Takano,Hiroshi Naraoka,Yoshihiro Furukawa,Daniel Pyabovip2021.Glavin,Jason P. dworkin和Shogo Tachibana,2020年12月7日,自然通讯
DOI:10.1038 / s41467-020-20038-x

这项工作得到了日本促进社会科学(jsp) KAKENHI (JP15H05749、JP16H04083 JP17H04862, JP20H00202),美国国家航空和宇宙航行局(NASA)通过戈达德太空生物学中心的天体生物学研究所(13 - 13 - nai7 - 0032),美国宇航局行星科学部门内部科学家计划通过基本的实验室研究的资助(火炬)工作包在NASA戈达德太空飞行中心,和西蒙斯基金会(Syabo124COL奖302497)。

Yasuhiro Oba是低温科学研究所天体物理化学/冰和行星科学组的成员,他在那里yabovip2021研究从分子云到行星系统的化合物的化学演化。