@ 2024.12.03 , 07:01

生命的左手之谜

想象一个世界,蛋白质可以由镜像分子构成,就像你的左右手一样。科学家们长期以来一直疑惑,为什么生命只使用左旋氨基酸。而NASA的一项突破性研究让这一谜团更加扑朔迷离。

研究人员发现,曾被认为是生命潜在的原始构造师RNA实际上并不偏爱左旋氨基酸。这一发现颠覆了关于生命如何在地球上诞生的传统假设。

“研究表明,生命最终的单一手性可能不是化学决定的结果,而是通过后期的进化压力形成的。”研究团队成员Alberto Vázquez-Salazar博士在一份媒体声明中这样说道。

这项研究发表在《Nature Communications》上,研究团队模拟了早期地球条件,进行了系列实验。他们测试了15种不同的核酶组合以观察它们偏好哪种手性氨基酸,这些分子机器能够帮助蛋白质合成。令人意外的是,这些类似RNA的分子对左旋或右旋氨基酸并没有一致的偏好。

为什么“手性”对生命如此重要?了解生命的构造块是如何形成的,可以为地球上生命的起源提供重要线索,并揭示生命可能在宇宙其他地方存在的可能性。

“理解生命的化学特性,有助于指导我们在太阳系中寻找生命。”NASA科学家Jason Dworkin解释道。

Dworkin是NASA“OSIRIS-REx”任务的项目科学家。该任务于2023年将小行星Bennu的样本带回地球,这些材料被认为包含了约45亿年前太阳系形成的残余物质。

“我们正在分析OSIRIS-REx的样本,研究个别氨基酸的手性。未来从火星带回的样本也将在实验室中测试,寻找生命的证据,包括核酶和蛋白质。”Dworkin补充道。

谜团仍未解开,但每一项发现都让我们离揭示生命起源的真相更进一步。

研究摘要

研究方法
研究人员测试了特定RNA分子(核酶)与不同手性氨基酸的相互作用。他们设计实验,将左右旋氨基酸混合后让核酶与之结合,并测量每种核酶更倾向于哪种手性氨基酸。核酶就像工具,这些实验相当于测试这些工具更适合哪种形状的物体。

关键结果
实验发现,核酶并非总是选择同一手性的氨基酸。约一半核酶偏好右旋,另一半偏好左旋。这表明这些RNA分子本身没有天然的手性偏好,而是取决于核酶的设计或种类。这一结果挑战了生命分子从一开始就有强烈手性偏好的理论。

研究局限
尽管发现意义重大,这些实验是在实验室条件下进行的,可能无法完全还原早期地球环境。所测试的核酶来自人工选取的分子库,因此不一定代表自然界中存在的分子。此外,研究仅聚焦于一种化学反应和氨基酸类型,结果未必适用于其他情况或环境。

讨论与启示
研究质疑了生命分子(如蛋白质)因RNA的天然偏好而形成单一手性的观点。相反,手性可能受到随机因素或早期进化中偶然事件的影响。这一发现为探索生命起源提供了新的可能性,表明不同的起点可能会导致不同的演化路径。

资助与声明
研究由NASA、Simons基金会和美国国家科学基金会资助,加州大学的奖学金项目提供额外支持。作者声明无利益冲突,确保结果和解读的公正性。

https://studyfinds.org/life-left-handed-mystery-origins/

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