NASA 科學家發現生命源於太空的線索

Scientists Find Clues to a Secret of Life
http://www.physorg.com/news156523757.html

March 17th, 2009 by Bill Steigerwald

(PhysOrg.com) -- NASA 科學家分析隕石（meteorites）的成份後發現一個懸而未決之謎的新線索：關於生命如何在其最基本的、分子的層次上運作。

"我們的發現更加支持「生物分子，例如胺基酸，在太空中創造，並透過隕石的衝擊而被帶到地球」這種見解能幫助解釋，為何生物是「左旋的（left-handed，左撇子的）」，" NASA Goddard 航太中心的 Dr. Daniel Glavin 表示。"我的意思是，為何所有已知生物都只用左旋版本的胺基酸來建構蛋白質。" Glavin 是一篇相關研究的領導作者，那出現在 3/16 的 PNAS 上。

蛋白質是任重道遠的生物分子，被用在如頭髮到酵素（這種催化劑能幫助加速或調控化學反應）這樣的結構。正如同 26 個字母能以無窮無盡的組合來產生單字，生物在龐大的排列變化中使用 20 種不同的胺基酸來構築數百萬種不同的蛋白質。胺基酸分子能以二種方式製造，那猶如你的雙手，彼此互為鏡像。雖然右旋胺基酸可能運作良好，但 "你不能混合它們，" NASA Goddard 的 Dr. Jason Dworkin 表示，該研究的共同作者。"若你這麼做，生物會變成某種類似炒蛋的東西 -- 一團混亂（mess，亦指伙食）。既然生命無法在混合著左旋與右旋胺基酸的情況下運作，所以這個謎是：生物如何決定 -- 是什麼讓生物選擇左旋胺基酸而非右旋的？"

過去四年來，這個團隊仔細分析的隕石樣本含有大量的碳，被稱為碳質球粒（狀）隕石（carbonaceous chondrites）。研究者尋找異纈胺酸（isovaline）這種胺基酸，並發現在三類碳質隕石中（譯註：CI-, CM-, 與 CR-type），其左旋版本比右旋種類多 -- 在經常被研究的 Murchison 隕石中其記錄更超過 18%。"在各種隕石中找到較多的左旋異纈胺酸，支持這種理論：胺基酸被小行星與彗星帶到早期地球，促成只有基於左旋的蛋白質生命出現在地球上，" Glavin 說。

根據該團隊表示，所有的胺基酸能透過化學反應（由輻射或溫度供給能量）從左旋轉為右旋，反之亦然。科學家們之所以尋找異纈胺酸是因為它有能力保存其偏手性（handedness，即左、右旋狀態）達數十億年之久，而且它罕為生物所用，所以它存在於隕石中，不太可能是來自於地球生物的污染。"我們所研究的隕石來自於地球形成之前，超過 45 億年前，" Glavin 說。"我們相信這種創造出額外左旋異纈胺酸的相同過程，會創造出更多其他左旋版本的胺基酸，並在這些隕石中被發現，不過這種朝向左旋版本的偏差幾乎在其後這段時間內被抹淨。"

該團隊的發現驗證並擴展十年前由 Arizona 州立大學的 John Cronin 與 Sandra Pizzarello 博士所率先報告的研究，他們是第一個在 Murchison 隕石（被認為是某小行星的一部份）中發現過量異纈胺酸的人。"我們使用不同的技術來尋找這種過量，並首度在 Orgueil 隕石中發現它，那屬於另一隕石群，被認為來自於一顆已滅絕的彗星，" Glavin 說。

對於這種過量情況，該團隊也發現一種模式。不同類型的隕石有不同的含水量，那由隕石中所找到的黏土與含水礦物所決定。該團隊發現，具有較多水分的隕石，也有較大量的左旋異纈胺酸。"這給予我們一種暗示，過量左旋胺基酸的產生與水所造成的某些改變有關，" Dworkin 說。"因為有許多方法能產生過量的左旋胺基酸，這項發現使搜尋範圍縮小不少。"

"如果朝向左偏手性的偏差源自於太空，那會使得在我們的太陽系中尋找外星生命更加困難，同時也使得它的起源更有可能一些，" 根據該團隊表示。"如果我們在我們太陽系的任何一處發現生命，那或許會很微小，因為微生物能在極端的環境中存活，" Dworkin 說。"在決定微小生物是否真為外星來的，其中最大一個問題是確定樣本沒有被屬於地球的微生物所污染。" 如果我們發現這種生物是基於右旋胺基酸，那麼我們確知那不是來自於地球。然而，如果向左旋偏差的胺基酸始於太空，那它很有可能遍及太陽系，所以，舉例來說，我們在火星上所找到的任何生物，也將會是左旋的。在另一方面，如果有某種機制，能在生命浮現之前選擇偏手性，那至少是益生性化學作用（prebiotic chemistry）在產生生命之前得要解決的一個問題。如果那（種問題）被地球解決了，在我們太陽系中的其他地方（在此生存之道也許已經存在），那或許也被解決了，例如在火星表面之下，或著在 Europa（木衛二）、Enceladus（土衛二）或著 Titan（土衛六）冰凍表面之下的可能海洋中。

※ 相關報導：

＊ Enrichment of the amino acid l-isovaline by aqueous alteration on CI and CM meteorite parent bodies
http://www.pnas.org/content/early/2009/03/13/0811618106.abstract

Daniel P. Glavin, and Jason P. Dworkin
PNAS, Published online before print March 16, 2009,
doi: 10.1073/pnas.0811618106

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