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小行星碎片顛覆了地球生命起源理論

貝努小行星樣本中的氨基酸結構出現左右手性平衡,打破了生命起源的傳統假設,研究人員因此重新審視生命可能如何在地球誕生。

昨日美國國家航空航天局(NASA)宣佈,貝努小行星上的碎片,經過機械人航天器精心採集並運送回地球,含有生命的化學構建塊。

貝努不僅含有地球DNA和RNA的5種核苷酸基礎,還含有已知蛋白質中20種氨基酸中的14種,更令人驚訝的是,這些氨基酸的結構與地球上生物體內的「左手型」結構大不相同。在地球上,生物體內的氨基酸幾乎都呈現「左手型」的化學結構,而貝努的小行星樣本中,左手型和「右手型」鏡像結構幾乎各佔一半,這一發現讓科學家質疑,類似貝努的小行星是否曾是地球生命的種子。

「這些發現的意義在於,我們從一個原始樣本中獲得了這些信息。」NASA戈達德航天中心的天體生物學家Daniel Glavin說道。流星體落到地球時,會在大氣層中被加熱,並受到地球分子污染。而貝努樣本則被密封在容器中,避免了高溫影響,並在一個超淨實驗室中,利用惰性氣體進行了分析。

這些樣本展示了迄今為止,地球上從外太空帶回的最豐富的生命友好型化學物質。

除了這些生命構建塊,貝努樣本還包含了數十億年前形成的鹽分,這些鹽分可能是貝努母體小行星上的水池蒸發後遺留下來的礦物殼。這些鹽水池雖然未發現生命跡象,但為可能引發生命化學反應提供了理想環境。這裏可能涉及一些富含碳的小分子,比如甲醛(formaldehyde),這種簡單的化合物就在貝努的樣本中被發現。

「鹽水和簡單有機物的存在,或許促成了更複雜、有趣的有機物如核苷酸的生成。」倫敦自然歷史博物館的礦物學家Sara Russell說道。

貝努的發現也幫助我們理解了在太陽系初期,像小行星這樣的行星構建塊不僅僅是「石塊和冰塊」,而是「活躍的『生命』物體」。東京地球生命科學研究所的行星科學家Yasuhito Sekine在一篇評論文章中如此描述。

所有這些研究成果均來自NASA耗資12億美元的OSIRIS-REx任務,該任務旨在探索小行星的起源、譜學解讀、資源識別與安全性,簡稱OSIRIS-REx。這艘航天器於2016年從佛羅里達發射,2020年到達貝努並採集了小行星表面的岩石和塵土,最終於2023年回到地球,降落在猶他州。

在OSIRIS-REx之前,科學家們知道貝努可能富含碳元素,並且含有被粘土礦物鎖住的水分子,但直到樣本回到地球並進入NASA位於德州休斯敦的樣本保存中心,研究人員才意識到他們得到了一批如此豐富的資源。

OSIRIS-REx並不是首個從小行星回收樣本的任務,但它帶回的樣本是迄今為止最大的。日本航空航天探索局曾進行過兩次小行星採樣任務,分別是向伊托卡瓦(Itokawa)和龍宮(Ryugu)小行星發送探測器。

這些任務的結果展示了多種有機物和其他富含碳的化合物,樣本總量不過幾克。而與之相比,OSIRIS-REx從貝努帶回了大約120克樣本,為科學家提供了更多研究素材。

貝努含有比大多數隕石更多的碳、氮和氨,並且含有比龍宮更多的鹽類礦物。類似的鹽水池也在太陽系的其他地方被發現,比如矮行星穀神星(Ceres)和土星的衛星恩克拉多斯(Enceladus)。

NASA噴氣推進實驗室的行星科學家Julie Castillo-Rogez表示,研究人員應當派遣更多探測任務,探索這些水世界的宜居性和它們是否可能是生命第二次起源的地方。

格拉文對於貝努樣本中發現的「左手型」和「右手型」氨基酸幾乎相等的比例感到困惑。他和許多科學家曾認為,來自原始小行星的有機分子應該像地球生命中的那樣,呈現左手型主導。如今,研究人員需要重新審視生命如何可能在地球上誕生。

「起初我有點失望,感覺這讓我20年的研究成果都沒用了,」Glavin說,「但這正是我們探索的意義——發現新事物。」

責任編輯: 王和  來源:《自然》 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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