陨石可能已经带所有5个DNA的基因“字母”到早期地球

By Charles Q. Choi 

2022/4/28

Search For Life

科学家证实，这些生命的关键构建块被发现在太空岩石中。

在这张流星体将核碱基输送到古代地球的概念图像中，核碱基被结构图代表，氢原子为白色球体，碳为黑色，氮为蓝色，氧气为红色。 (Image credit: NASA Goddard/CI Lab/Dan Gallagher)

先前的研究神秘的失败于在陨石中发现DNA的关键构建块现在已经被发现在太空岩石中，暗示宇宙撞击可能从前已经帮助将这些生命的重要成分交给古代地球。

DNA由四个主要构建块组成------叫腺嘌呤（A）、胸腺嘧啶（T），胞嘧啶（C）和鸟嘌呤（G）的核碱基。DNA的姊妹分子RNA也用A、C和G，但为尿嘧啶（U）将胸腺嘧啶交换出。科学家们好奇是否陨石可能已经帮助将这些化合物交给地球，以前已经在太空岩石中寻找核碱基，但到目前为止，科学家们只在太空岩石中检测到A和G，而不是T、C或U。

核碱基以两种风味而来，称为嘌呤和嘧啶。以前在陨石中看到的核碱基都是嘌呤，每个嘌呤都由一个六边形分子与五边形分子融合而成。到目前为止，太空岩石中缺少的是嘧啶，它们是较小的结构，每个结构仅由一个六边形分子组成。

 长期以来，为什么在陨石中只看到嘌呤而不是嘧啶是一个谜。先前模拟外太空条件的实验室实验表明了嘌呤和嘧啶都可能已经在星际分子云内光触发的化学反应期间形成，然后这些化合物可能在太阳系形成期间被结合进小行星和陨石中。这种化学反应也可能直接发生在太空岩石内部。

现在，科学家们终于已经在陨石中发现了使它到达了地球的DNA和RNA中的所有嘧啶和嘌呤。

该研究的主要作者日本北海道大学的天体化学家大場康弘告诉空间网站， “陨石中五个主要核碱基的存在可能对在早期地球生命开始之前基因功能的浮现有贡献”。

研究人员采用了最先进的最初设计用于基因和药物研究分析来检测低至万亿分之一范围微量的核碱基技术。大場说，这至少比以前试图探测陨石中嘧啶的方法更灵敏10到100倍。

艺术家的一块陨石到达早期地球的描绘.  (Image credit: NASA/Goddard Space Flight Center)

科学家们分析了来自三种富含碳或碳质的陨石的样本，之前的研究暗示这些陨石可能已经宿主了某种创造核碱基的化学反应------默奇森、默里和塔吉什湖陨石。

科学家们在陨石中检测到了T、C和U的水平高达十亿分之几。这些化合物以与复制太阳系形成前存在的条件的实验所预测的浓度相似的浓度存在。除了关键的T、C和U化合物外，科学家们还探测了未在DNA或RNA中使用的进一步显示了陨石携带这些化合物的能力的其他嘧啶。

大場说，“由于我们的发现，我们能说核碱基也显示碳质陨石的广泛变化”。

目前还不确定为什么嘧啶在这些陨石中的含量远低于嘌呤。大場提出一个线索可能位于嘌呤包括一个叫咪唑的五角形环，而嘧啶则没有。

在这些陨石中，咪唑和类似的分子被证明比嘧啶更丰富，暗示它们可能更容易证明自然的发生的化学反应来合成。此外，咪唑能像一种原始催化剂一样引发化学反应一样行动，例如形成嘌呤而不是嘧啶。

科学家们于4月26日在《自然通讯》杂志上在线详细介绍了他们的发现。