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生物分子,太空制造

生物分子,太空制造

  我們知道,dna是攜帶生命遺傳指令信息的分子。現在,獲得美國航空航天局資助的研究人員在隕石中發現了這種遺傳分子的構造元件。有證據表明,這些dna構造元件有可能是在太空中合成的。這項研究為dna組分的太空合成論提供了支持。該理論認為,dna的各個部分在太空形成之后,由隕石載至地球,并在撞擊作用的幫助下產生了生命,如同一個試劑盒一般。
  “從20世紀60年代開始,人們就從隕石中發現了dna的組分,但是研究人員無法確定這些分子到底是在太空中產生的,還是來自地球生命的污染。”位于馬里蘭州格林貝爾特戈達德航天飛行中心的邁克爾·加拉漢博士說。“現在我們首次擁有了三條證據線索,它們總結起來,讓我們有信心認定這些dna構造元件確實是從太空中產生的。”
  加拉漢等人的發現,為小行星和彗星內部能夠合成生物必需分子增添了證據。例如,在此之前,戈達德太空生物學分析實驗室從美國航空航天局的“星塵使命”任務所采集的wild2彗星樣本中發現了氨基酸;各種富碳隕石中也有同樣的發現。蛋白質是由氨基酸組成的生命分子,存在于各種結構中,從頭發到具有加速或調控化學反應的生物催化劑(即酶類)。
  在這個新的工作中,戈達德團隊研究了12個富碳隕石的樣本。在這12個樣本中,有9個是從南極找回的。他們將這些樣本碾碎,用甲酸溶液進行萃取,并在用來分離混合物中各種組分的液相色譜儀中進行采樣。www.tiertafelkiel.com之后,他們進一步用質譜儀分析了樣本,以確定各種組分的化學結構。
  通過以上方法,該團隊在樣本中找到了腺嘌呤和鳥嘌呤,它們是叫做核苷堿基的dna組成元件。除此之外,研究人本文由論文聯盟http://收集整理員還找到了次黃嘌呤和黃嘌呤。dna的形狀近似于螺旋階梯,腺嘌呤和鳥嘌呤與另外二種核苷堿基彼此連接,形成該階梯中的臺階。這樣的結構是遺傳編碼的片段,用來告訴細胞機器該合成哪些蛋白質。次黃嘌呤和黃嘌呤并不存在于dna中,但卻在其他生化過程中發揮作用。
  除此之外,在其中的2個隕石中,該團隊第一次發現了微量存在的三種與核苷堿基有關的分子:嘌呤、2,6一二腺嘌呤和6,8一二腺嘌呤(后二種幾乎從來不會被生物學使用)。這些化合物除了添加或移除了部分結構之外,具有和核苷堿基相同的核心分子。
  正是這些叫做核苷堿基類似物的基于核苷堿基的分子,提供了第一份說明隕石中的化合物來自太空而非地球污染的證據。加拉漢說:“這些核苷堿基類似物的存在說明它們并非來自于地球污染,因為它們無法被生物利用,除了在一株病毒(噬藍藻體s-2l)中出現過2,6-二腺嘌呤以外。而在小行星中則不同,它們就像制造生物前體物質的化學工廠一樣,由于每個小行星中的反應組分和條件不同,能夠制造各種各樣的核苷堿基,而不僅僅限于具有生化功能的那些。”
  第二項證據涉及進一步排除這些分子來源于地球污染的可能性的研究。該團隊用分析隕石的同樣方法分析了一塊重達8千克的采自南極的冰樣。結果顯示,冰樣中所含的二種核苷堿基,外加次黃嘌呤和黃嘌呤的含量大大低于隕石中的含量。更為顯著的是,這些核苷堿基類似物中沒有任何一種在冰樣中被檢測到。其中一顆含有核苷堿基類似物分子的隕石墜落在了澳大利亞境內,研究組同樣分析了在墜落地點附近采集的土壤樣本。同冰樣的情況相似,該土壤樣本中也未檢測出隕石中存在的任何一種核苷堿基類似物分子。
  再次,研究組發現,無論是具有生物功能的核苷堿基,還是不具有生物功能的核苷堿基,都是在完全非生物性反應中產生的。加拉漢說:“實驗室可以通過含有氫氰酸、氨和水的非生物性化學反應合成完全相同的一套核苷堿基與核苷堿基類似物。這為相應分子在小行星母體中合成提供了可信的機制,并且支持它們來自于地外環境的假說。”
  加拉漢補充道:“事實上,似乎有一種‘金鳳花’類的隕石,即所謂的cm2隕石,其條件對合成更多此類分子恰到好處。”
  該研究組成員有:美國航空航天局戈達德太空生物學分析實驗室的加拉漢、珍妮弗·c.斯特恩、丹尼爾·p.加爾文和詹森·p.多爾金博士,賓夕法尼亞州大學園區賓夕法尼亞州立大學的卡倫·e.史密斯博士和克里斯托弗·h.豪斯博士;華盛頓特

區華盛頓卡耐基研究所的h.詹姆斯·克里夫斯以及來自新澤西州薩默塞特郡賽默飛世爾科技公司的約瑟夫·魯齊卡博士。資助該項研究的機構和項目有:美國航空航天局太空生物學研究院、戈達德太空生物學中心、美國航空航天局太空生物學的地外生物學和進化生物學項目以及美國航空航天局博士后項目。
  類似的實驗和研究一直在進行,一些科學家提出了其他設想。以色列魏茨曼研究所人類基因組中心的科學家多隆·蘭斯特等人,早在2009年便提出了一種不同的看法。他們認為,地球上最早誕生的自我復制分子有可能不是蛋白質或rna,而是脂類分子。他們通過計算機模擬發現,復雜的脂類分子團也具有儲存生命信息的能力,能夠生長、分裂、自我復制,將信息“遺傳”下去,并積累“進化”所需的“變異”。這與我們熟知的生命演化過程極為類似。
  該研究所發表的新聞公報援引蘭斯特教授的話說,早期地球上存在著大量不同的脂類分子,它們彼此結合成為分子團。與蛋白質或rna不同,脂類分子團并不通過分子在長鏈上的排列順序來記錄生命信息,而是通過分子團中不同類型分子的數量來記錄信息。
  計算機模擬表明,通過這種方式,由特定成分構成的一個脂類分子團能包含與一條rna或蛋白質鏈幾乎一樣多的信息,從而構成“化合染色體”。分子團分裂時能將這些信息“遺傳”給“后代”。在普通生物細胞中,攜帶生命信息的dna(脫氧核糖核酸)在蛋白質酶的催化作用下進行復制。蘭斯特等人認為,在脂類分子團的復制過程中,催化作用可能由某些特殊的脂類分子完成。
  以色列科學家在美國《全國科學院學報》上公布了他們的假說,引起科學界的關注。專家指出,蘭斯特等人的研究成果為生命起源的解釋指出了另外一條可能的途徑,但鑒于脂類分子團與生命細胞的差距還大得很,其間演化過程仍須深入研究。
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  •  更新時間:2013-04-06 13:04:55  作者:佚名 [標簽: 生物分子 分子生物學 分子 生物大分子 ]
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