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研究:富含氨气的陨石可能为早期生命提供了氮

了解陨石中的氨如何可能为地球早期生命提供了氮,为生物化学提供了重要的构成要素。

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一个氮原子,三个氢原子。构成基本氨分子所需的仅仅是这些。科学家们认为,这种简单的化合物是生命起源最重要的构成要素之一,它提供了对许多有机化合物至关重要的氮。他们只是不确定在早期地球的条件下,如此大量的氨是如何形成的。在本周的一项新研究中,Sandra Pizzarello及其同事将氨的过剩与关于生命兴起的更迷人的理论之一联系起来——即生命的一些基本组成部分通过陨石从太空播撒到地球,陨石撞击了地球表面。Pizzarello的团队分析了一块在南极洲发现的特定陨石。它的名字是Graves Nunataks (GRA) 95229,于1995年被发现。但其重要的特点是它属于一类被称为碳质球粒陨石的陨石,这类陨石富含有机物质。在实验室里,研究人员试图模拟GRA 95229中的那些物质到达年轻地球时可能会如何反应。

Pizzarello及其合著者将陨石样品暴露在300摄氏度的高温和高压下,并加入水,以模拟陨石母体小行星或地球上的热液条件。在加热和加压下,GRA 95229几乎只释放出氨,其含量占所检查的陨石材料的约1%(按质量计算)。作者推测,其母体小行星一定富含氨。[Scientific American]

为什么这次古老的氨的喷发如此重要?考虑一下构成今天大气层约80%的氮

:它以非反应性的N2形式存在于那里。一旦氮以这种方式结合成自身,就很难断开。但对于氮能在生命黎明时被生物化学吸收和利用,它需要处于还原态——也就是说,与碳或氢(如氨中的情况)结合。起初,像Stanley Miller

这样试图解决生命起源

问题的人并没有认为这是一个问题

为了参与大多数生化过程,该分子必须是还原态的,这通常涉及与氢或碳结合。在米勒的时代,人们认为新形成的地球大气层会促进化学还原,从而提供充足的氨。然而,近几十年来,对早期地球的看法已经发生了变化,现在人们认为它在化学上是中性的,甚至可能倾向于氧化,这是相反的反应。这使得研究人员正在考虑替代的生化前体来源。[Ars Technica]

而这些“替代来源”之一就是通过陨石到达。Pizzarello的研究发表在《美国国家科学院院刊》上,是最近一项引用证据支持陨石撞击点燃生命兴起这一观点的研究。先前的研究表明,不仅陨石中的有机物质,而且其撞击的能量

也可能帮助生命得以发展。在著名的默奇森陨石于1969年坠落在澳大利亚40年后,科学家们发现它含有来自太空的核碱基

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,并证明这些化合物并非土壤污染物。然而,正如DISCOVER博主Phil Plait几年前指出的那样

,对于这类研究必须谨慎。有机友好型物质来自太空,但这并不意味着这些化合物在地球上本来就不存在。考虑到年轻的地球可能缺乏有用的氮,这项研究为这个问题提供了一个诱人的解决方案。

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“重要的是发现了大量的氨。氮是DNA、RNA和蛋白质等生物聚合物形成不可或缺的成分,生命就依赖于它们,任何试图解释生命起源的理论都必须说明‘可用’氮的供应,” Pizzarello教授说。“因此,它直接以氨的形式、并以相对大量的形式从附近的近地小行星输送,可能在早期地球上找到了一个‘生命起源前的场所’。”[The Independent]

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