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到底来自哪里?构成所有生物分子的关键元素,生命的主要磷基分子

2019-10-02 200

地球上第一批生物是如何掺入关键磷元素的?这一直是研究人员的困境,但现在,夏威夷大学Mānoa物理化学家认为,流星访客可能是关键环节。磷是构成所有生物体的分子关键元素,并帮助形成DNA分子骨架、细胞膜(磷脂),甚至骨骼和牙齿。然而,地球上的大多数磷都被束缚在一种不容易释放或接近的状态中,现代生物已经进化到能够从水中提取有限的磷。

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夏威夷大学Mānoa物理化学家与其他科学家合作研究表明,烷基膦酸是唯一已知含磷有机化合物的外星来源,并在Murchison陨石上运送到地球,可能是可溶性的早期来源,有机磷可用于地球上的第一批生命。使用先进的基于激光探测技术,在夏威夷大学的W.M.凯克天体化学实验室,可以识别新形成的分子。发现烷基膦酸可以在冰冷的外太空冰中产生,这些冰最终会被并入太空碎片中,比如坠落或撞击地球的陨石和彗星。

外星冰和太空碎片

烷基膦酸这条路线成为地球上第一批生命存在的途径。这是一项重要的发现,因为它将磷元素的生命起源与数十亿年前的太空冰联系了起来。也为理解生命起源提供了一个重要组成部分。前夏威夷大学Mānoa研究生Andrew M. Turner和Matthew Abplanalp以及博士后研究员Alexandre Bergantini,Robert Frigge和Cheng Zhu以及UHMānoa化学教授Ralf I. Kaiser等的研究发表在了《科学进展》上。

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研究烷基膦酸是如何在深太空的冰冻环境中形成,研究人员利用磷化氢、水和甲烷(都是在深太空中探测到的分子)创建了外太空冰模型,并将冰置于复制低温分子云中的温度和能量暴露条件下。很久以前,陨石和其他太空物质,如彗星撞击,会把这些烷基膦酸带到地球上,使它们在原始地球上生命出现时可用。也许这些化合物是向更复杂生物相关分子迈出的中间一步,这些分子是在没有生命的情况下产生。

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目前的实验极大地促进了我们对迄今为止,在陨石中检测到唯一有机磷分子是如何在深太空中形成的认识,从而限制了在低温外太空冰中合成烷基膦酸的分子复杂性。目前研究中烷基膦酸的鉴定表明,与生命起源有关含磷更复杂的生物分子可能在星际冰中形成。

      来源:博科园|夏威夷大学马诺阿分校参考期刊《科学进展》