科學家首次在太空發現手性分子,或將破解生命誕生之謎
一些有機分子會出現「左撇子」和「右撇子」版本,這種化學性質被稱作手征(空間的螺旋特性)。這些鏡像對稱又不能完全重合的分子對生物極其關鍵,我們已經在墜落到地球的隕石上發現了它們,太陽系的彗星上也有它們的蹤跡。(一些科學家認為,攜帶純手性分子的彗星碎片和隕石墜落在地球上,最終會導致生命不對稱性的出現。)
在最新發表在《科學》雜誌上的研究中,研究者們描述了他們首次在星際空間上發現了帶有手征性的分子。
通過強大的電波望遠鏡,研究團隊在銀河系中心附近一團巨大的正在孕育恆星的塵埃氣團(Sgr B2 – 人馬座B2星雲)中發現了環氧丙烷。
美國國家射電天文台博士後研究員Brett McGuire說:「這是在星際空間中第一個被探測出擁有手性的分子,在理解前生命分子在宇宙中如何形成以及它們對生命起源的影響上,這是開創性的飛躍。」
有機分子的形成
在類似Sgr B2這樣的星際星雲中,複雜的自然和有機分子以各種方式在發展。最基本的方法就是通過氣相化學,讓粒子不斷融合以產生更複雜的分子。天文學家說,對於像環氧丙烷這樣的分子,塵土顆粒上的纖薄冰層可以將小粒子連接成更大的結構。這些分子就會從顆粒上蒸發出去,在星雲內部發生反應。
每一個分子,隨著它在星際空間中自然沉降和震動,會發射一種獨特的信號,這些可以識別的尖峰脈衝可以在射頻頻譜中出現。分子越大越複雜,它們相應的信號就越複雜,識別起來就更加困難。
但是研究者無法區分星際空間中手性分子是左旋還是右旋。
首席研究者,加州理工學院的Brandon Carrol說:「這些光譜就像我們雙手的陰影,我們沒辦法判斷這是左手還是右手的投影。」
在眾多手性分子中,地球上所有的有機體都使用一種,而且只有一種,叫做同手性(組成地球生命體的幾乎都是左旋氨基酸,而沒有右旋氨基酸),這一現象生物結構有著非常關鍵的分支作用,就像DNA的雙螺旋。研究者們目前還不知道為什麼生命依賴於一種手性而不是另一種。這一問題的答案則很可能隱藏在這些分子尚沒有融入到小行星和彗星之前,在宇宙空間中自然發展的過程里。
Carroll說:「太陽系裡的隕石所含有的手性分子存在的年限比地球的壽命還久,而且最近在彗星上也發現了手性分子。這些小分子可能就是我們今天的生命擁有不對稱性的原因。」
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