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首次在太空中发现细胞膜分子,宇宙生命探索再进一步

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本文来自微信公众号:,作者:不二北斗,原文标题:《首次在太空中发现细胞膜分子》,题图来自:视觉中国

生命起源是科学界的一个重大未解之谜,这个谜题与这样一个问题有关:根据目前的推测,地球生命起源于大约40亿年前,这个时间仅仅比太阳系的形成晚几亿年,那么与生命形成有关的许多复杂分子,是如何在几亿年的时间里,迅速从0开始形成原始细胞的?

一种可能的解释是,太空中充满了包含生命所需的所有有机分子的气体和尘埃云,而地球上的生命就源于太空中的这些有机分子。的确,已经有研究报告了天文学家在星际气体云中观测到了这些能构建生命的基础。比如在今年2月,《自然天文》杂志上就刊登了一项研究,表明在寒冷分子云中,一种名为甘氨酸的氨基酸(蛋白质的组成部分)可以在星际介质中的尘埃颗粒上形成。

现在,在一项新的研究中,来自西班牙的天文学家报告了他们在遥远太空中的分子云里,发现了一种构成了生物细胞的细胞膜的重要分子——乙醇胺(HOCH₂CH₂NH₂),这是首次在太空中发现这种细胞膜的关键成分。他们将这一发现发表在了6月1日的《美国国家科学院院刊》上。

乙醇胺是细胞的关键成分。

在距离银河系中心约390光年的地方,有一团黑暗、寒冷的分子云,那是一片尚未形成恒星的区域,名为G+0.693-0.027。它富含有机分子、冰和尘埃颗粒,被天文学家称为银河系中化学成分最丰富的分子仓库之一。就是在那里,天文学家发现了乙醇胺的光谱,

在我们的细胞周围,有一道被称为细胞膜的屏障,它能将细胞内的物质维持在一个封闭的环境内,并充当起“看门人”的角色,允许或禁止某些化学物质的进入。构成这道屏障的是一群被称为磷脂的复杂分子,这些分子紧密地排列在一起,形成一个双层结构,而乙醇胺正是磷脂的头部的组成部分。

在银河系中心的G+0.693-0.027分子云中,发现细胞膜的重要组成成分乙醇胺。| 图片来源:Víctor M. Rivilla and Carlos Briones.

在此之前,有模拟研究表明在适当的条件下,比如在深海热泉喷口处,乙醇胺可以帮助甘氨酸的形成。之前也有研究在陨石中发现了少量的乙醇胺,但当时科学家们并不能确定陨石上所拥有的乙醇胺,是否是它们的原始形式,还是说那有可能是其他有机物分解而成的结果。

在新的研究中,当天体生物学家Víctor Rivilla和他的同事利用射电望远镜观测遥远的G+0.693-0.027中时,他们发现分子云中的某些东西正在向地球反射能量,其波长与乙醇胺一致。这表明乙醇胺可能就是在太空深处形成的,那些寒冷的分子云,就是制造乙醇胺等复杂有机分子的完美工厂。它们在被制造出来之后,进入了陨石和太阳系中的小天体中——其中有的可能参与到了后来地球的形成。

在经过进一步的分析后,研究人员发现,是分子云中的大量气体和尘埃之间的缓慢碰撞,引发了发生在尘埃颗粒表面的一系列化学反应;这些反应会逐渐将其他更简单的氮、氢、氧、碳的组合转化为别的分子,乙醇胺就是其中之一。

这为生命如何在地球上形成提供了一个重要线索,它意味着,一些复杂的生命成分,可能一早就已经来到了地球。它也表明,生命在其他地方发生的可能性,或许比我们之前认为的要大。在任何大小与地球相似,且处于宜居带的岩石行星上,都可能含有能够启动生命的关键分子。

目前,研究人员将研究重点聚焦在分子云上,因为那里有正在形成的新的恒星和行星,他们希望以此来检测是否在一个新生的恒星系统中,有可能出现生命的成分,然后在未来的某一天,这个恒星系统可以变得与太阳系相似。

要想更多地了解生命的组成部分是如何在星际空间中形成的,需要结合天文学、计算机模型和实验室的化学实验。目前,由于只在银河系中心的一个分子云中检测到乙醇胺,因此研究人员计划接下来将在其他地方寻找乙醇胺,他们想要知道在银河系的其他地方,是否也存在这种情况。如果是的话,就可能意味着生命的成分遍布整个宇宙,当条件适宜时,生命就很可能出现在任何地方。

此外,乙醇胺只是这些生命成分中的一种,研究人员还列出了一份他们想在星际空间中寻找的其他化学物质的清单。排在名单前列的是一种叫氨基乙醛的分子,这将会是一种更难检测的分子,它们有助于乙醇胺的形成。

研究人员相信,在未来几年内,天文学家将在太空中发现越来越多的分子,并更加深入地了解太空中尘埃、冰和气体之间的关系,从而帮助我们更好地了解那些驱动了恒星和行星的形成,以及生命的出现的物理和化学过程。

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