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数十亿年前 ， 贫瘠的原始地球上的某个未知位置变成了复杂有机分子的原始汤 ， 第一批细胞从中出现 ， 接着创造出 RNA 和 DNA 等分子并最终进化出像人类这样复杂的生命形式 。 对此 ， 很多科学家提出了无数富有想象力的想法 ， 关于它是如何发生的以及必要的原材料来自哪里 。 比如科学家们无法解释一种称为肽的关键构件的自发形成 ， 没有这种肽 ， 蛋白质和酶就无法存在 。
然而 ， 一项新发现表明 ， 答案可以在天空之外 ， 在黑暗的星际云中找到 。
发表在《自然天文学》杂志上 ， 一群天体生物学家表明 ， 蛋白质的分子亚基肽可以自发形成于飘过宇宙的固体、冷冻的宇宙尘埃颗粒上 。 理论上 ， 这些肽可以在彗星和陨石内部传播到年轻的地球——以及其他世界——成为生命的一些起始材料 。
太空中的宇宙尘埃！
细胞使蛋白质的生产看起来很容易 。 他们大量生产肽和蛋白质 ， 这得益于富含有用分子（如氨基酸）的环境以及他们自己储存的遗传指令和催化酶（它们本身通常是蛋白质） 。
论文作者、马克斯普朗克天文学研究所的天体物理学家克拉斯诺库茨基（Serge Krasnokutski）认为 ， 在细胞存在之前 ， 地球上并没有一种简单的方法可以做到这一点 。 在没有生物化学提供的任何酶的情况下 ， 肽的生产是一个低效的两步过程 ， 首先是制造氨基酸 ， 然后在氨基酸连接成链的过程中去除水 ， 这个过程称为聚合 。 这两个步骤都具有高能壁垒 ， 因此只有在有大量能量可用于帮助启动反应时才会发生 。
由于这些要求 ， 大多数关于蛋白质起源的理论要么集中于极端环境中的情景 ， 例如海底热液喷口附近 ， 要么假设存在像 RNA 这样的分子 ， 其具有催化特性 ， 可以降低能量屏障足以推动反应向前 。 （最流行的生命起源理论提出 ， RNA 先于所有其他分子 ， 包括蛋白质）即使在这种情况下 ， 克拉斯诺库茨基也表示需要“特殊条件”才能将氨基酸浓缩到足以聚合的程度 。 尽管有很多提议 ， 但尚不清楚这些条件是如何以及在原始地球上出现的 。
但现在科学家发现了通往蛋白质的捷径——一种更简单的化学途径 ， 重新激发了蛋白质在生命起源的早期就存在的理论 。
去年在低温物理学中 ， 克拉斯诺库茨基通过一系列计算预测 ， 在太空中可用的条件下 ， 在恒星之间徘徊的极其密集和寒冷的尘埃和气体云中 ， 可能存在一种更直接的制造肽的方法 。 这些分子云是新恒星和太阳系的托儿所 ， 充满了宇宙尘埃和化学物质 ， 其中最丰富的是一氧化碳、原子碳和氨 。
在他们的新论文中 ， 克拉斯诺库茨基和他的同事们表明 ， 气体云中的这些反应可能会导致碳凝结到宇宙尘埃颗粒上 ， 并形成称为氨基烯酮的小分子 。 这些氨基烯酮会自发连接形成一种非常简单的肽 ， 称为聚甘氨酸 。 通过跳过氨基酸的形成 ， 反应可以自发进行 ， 而不需要来自环境的能量 。
为了验证他们的说法 ， 研究人员通过实验模拟了分子云中的条件 。 在超高真空室内 ， 他们通过将一氧化碳和氨沉积在冷却至负 263 摄氏度的基板上来模拟宇宙尘埃颗粒的冰冷表面 。 然后他们将碳原子沉积在冰层的顶部 ， 以模拟它们在分子云中的凝结 。 化学分析证实 ， 真空模拟确实产生了各种形式的多聚甘氨酸 ， 链长可达 10 或 11 个亚基 。
研究人员假设 ， 数十亿年前 ， 当宇宙尘埃粘在一起形成小行星和彗星时 ， 尘埃上的简单肽可能会通过陨石和其他撞击物搭便车到达地球 ， 因此可能在无数其他世界上也做过同样的事情 。
从肽到生命的差距！
美国宇航局的天体生物学家丹尼尔·格拉文（Daniel Glavin）则表示 ， 将肽运送到地球和其他行星“肯定会为生命的形成提供一个良好的开端” 。 但是“我认为从星际冰尘化学到地球上的生命存在很大的飞跃 。 ”
首先 ， 这些肽必须承受它们穿越宇宙的危险 ， 从辐射到小行星内部的水暴露 ， 这两者都会使分子破碎 。 然后它们必须在撞击行星的影响下幸存下来 。 即使它们完成了这一切 ， 它们仍然需要经历大量的化学进化才能变得足够大 ， 以折叠成对生物化学有用的蛋白质 。
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