地球上的關鍵生命基石真的來自宇宙深處嗎?科學家說:是

作者 | 發布日期 2018 年 10 月 10 日 8:45 | 分類 天文 , 生物科技 follow us in feedly

地球所有生物都需要有機體和能量才能複製,沒有這些最基礎的生命基石,地球這些生物體將不復存在,甚至根本不可能出現。然而,生物學家迄今仍對生命基石其中一個關鍵組成──磷酸鹽(phosphate)所知甚少。



夏威夷大學馬諾阿分校(University of Hawaii at Mānoa)Andrew Turner 等人研究指出:他們找到有利的新證據,能證明這個這個關鍵組成應該是在外太空產生,在形成後的最初 10 億年,經由隕石或彗星傳遞至地球,這些磷化合物逐漸與地球生物細胞的生物分子融合,最終形成今日所見。

(Source:夏威夷大學馬諾阿分校

Turner 等人認為:分子生物學的生命基石裡,磷酸鹽和二磷酸(diphosphoric acid)是兩個最重要也最必要的成分。它們是染色體的主要組成,而染色體是由 DNA 組成,DNA 攜帶基因訊息。和細胞膜的磷脂(phospholipid)和負責運輸能量的三鄰酸腺苷(adenosine triphosphate)一起,這些要素出現在所有收物體,形成自我複製的材料。

Turner 等人複製並模擬包覆著二氧化碳和水的星際冰粒,在夏威夷大學馬諾阿分校的凱克天文化學研究實驗室(W.M. Keck Research Laboratory in Astrochemistry)裡,有個冷卻至絕對溫度 5K(約攝氏零下 268 度)的極度真空室(vacuum chamber)進行實驗。這些冰粒和磷(phosphine,磷化氫)遍及各個低溫分子雲。當曝露在以高能電子模擬宇宙射線的電離輻射中時,如磷酸(phosphoric acid)和二磷酸等多種磷含氧酸(phosphorus oxoacid)都能經由所謂的非平衡化學反應(non-equilibrium reaction)合成。

(Source:夏威夷大學馬諾阿分校

在地球,磷對生命體是致命的化合物;但在星際介質,奇特的磷化學反應卻可促進稀有的化學反應途徑,促使諸如磷的含氧酸等生物相關分子形成,最終誘發現今所知的生命分子演化。

科學家表示,藉由結合雷射、質譜儀(mass spectrometer)和氣體色譜儀(gas chromatographs)的複雜分析方式,他們最終得以在實驗中偵測到磷含氧酸。這種化合物也可在如 67P/Churyumov-Gerasimenko 這種彗星所含的冰中形成,彗星含有磷源,科學家相信這些應該就是來自磷。Turner 等人表示,這項分析技術也可應用到偵測爆炸物和藥品的微量元素之類工作。

既然彗星含有至少部分太陽系原行星盤(protoplanetary disk)的殘餘物質,這些化合物便能追溯至太陽系形成之前的星際介質時期,當時的星際冰粒有足夠的磷,可應付後來誕生生命基石所需的化學反應。

經由隕石或彗星傳遞至地球後,這些磷含氧酸可能已應用到地球的益生元(prebiotic)磷化學了。因此,如果能了解這些含氧酸的合成過程,對解開水溶性益生元磷化合物的來源非常必要,也可藉此了解在地球和宇宙其他類似可形成生命體的地方,它們如何合併成生物體的。簡單地說,說不定就能解開生命由何而來的千古之謎?

(本文由 台北天文館 授權轉載;首圖來源:pixabay