今日要闻
一项新的实验可能最终有助于回答地球上生命是如何起源的问题。
研究人员重新制造了一种覆盖着二氧化碳和水的星际冰尘微粒,并发现在太空环境中,它们可以制造出生命的关键构件。
他们说,他们的研究提供了“令人信服的新证据”,发现了生命的一个关键组成部分是在外层空间产生的,并在最初10亿年由陨石或彗星带到了地球。
夏威夷大学马努亚分校的研究人员,与其在法国和中国台湾的同事合作,在马努亚的W.M.凯克天体化学研究实验室中使用了一种超高真空室冷却到5 K(-450°F),还原出了这种冰冷的微粒。
他们发现,当被暴露在高能电子形式的电离辐射中以模拟宇宙射线时,会合成出多种磷氧酸,如磷酸和二磷酸。
研究报告的第一作者、马努亚大学(University of Pikeville)的研究生安德鲁?特纳(Andrew Turner)说:“在地球上,磷酸盐对生物是致命的。”
“但在星际介质中,一种外来的磷酸盐化学物质可以促进罕见的化学反应途径,从而启动磷的含氧酸等生物相关分子的形成,最终可能引发我们所知的生命的分子进化。”
这些磷化合物随后被整合到地球生物细胞中的生物分子中。
这项突破性的研究在九月号的《自然通讯》》(Nature Communications)杂志上发表,名为《磷氧酸的星际合成》(An Interstellar Synthesis of acid Oxoacids),作者是马努亚大学的研究生安德鲁·特纳(Andrew Turner),现在是皮克维尔大学的助理教授,还有马努亚大学的化学教授拉尔夫·凯瑟(Ralf Kaiser)。
根据这项研究,磷酸盐和二磷酸是构成分子生物学基础的两个主要元素。它们是染色体的主要组成部分,染色体被发现是DNA的遗传信息的载体。
与细胞膜中的磷脂和作为细胞能量载体的三磷酸腺苷一起,它们在所有生物体中形成自我复制的物质。
凯瑟补充说:“我们的实验结合了复杂的分析技术,包括激光、质谱仪和气相色谱仪,检测到的磷氧化物也可能是在彗星内部形成的,比如留莫瓦-格拉西梅(Churyumov-Gerasimenko)彗星,其中含有一种据信来自磷酸盐的磷源。”
研究小组说:“当陨石或彗星将这些磷氧酸运送到地球时,这些磷氧酸可能已经被用于地球生命起源前的磷相关化学反应。”
“因此,了解这些酸的简单合成是十分重要的,这有关于解开生命起源以前的水溶性磷化合物的起源,以及它们是如何不仅在地球上、而且可能在我们的宇宙中被整合到有机体中的。”
“寒武纪大爆炸”
长期以来,科学家们一直推测“寒武纪大爆炸”期间的一个巨大的氧气峰值是许多动物物种发展的关键。
寒武纪大爆炸发生在大约5.41亿年前,当时各种各样的动物突然出现在进化的舞台上。节肢、腕足、蠕形、海绵、脊索动物等等一系列与现代动物形态基本相同的动物都在此时出现。这被称为古生物学和地质学上的一大悬案,自达尔文以来就一直困扰著进化论等学术界。
在5.8亿年前,大多数生物体都是简单的,由个别细胞组成,偶尔也会组成菌落。
在随后的七千或八千万年里,进化的速度加快了,生命的多样性开始与今天的相似。
它以约4.88亿年前的寒武-奥陶纪大灭绝事件结束。奥陶纪时海洋里已经生活着五百多种三叶虫,还出现了最早的无颌鱼类和直壳鹦鹉螺。
目前,有科学家推测奥陶纪的生物大灭绝,很可能是因为巨大恒星爆炸引起的伽马射线暴。致命射线造成微生物大量灭绝,同时有毒气体遮天蔽日,成为了奥陶纪大灭绝的原因。
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