高尔夫球般大的太空岩石藏有丰富氨基酸 距揭开生命起源秘密又进一步

图片来源：NASA's Goddard Space Flight Center/Declan McKenna

在2012年的一次南极探险中，一支由日本和比利时研究人员组成的团队捡到一块小石头，在茫茫白雪映衬下，看起来像块小煤球，毫不起眼。但其实，这是一颗陨石，命名为Asuka 12236，大约有一个高尔夫球那么大。

尽管体积不大，但从太空中发现的这块岩石却是巨大的。事实证明，Asuka 12236是迄今发现的同类陨石中保存最完好的陨石之一。而现在，美国宇航局的科学家们表示，它包含了微观线索，可以帮助他们解决一个普遍的谜团：生命的组成部分是如何在地球上繁荣发展的？

所以，当NASA位于马里兰州格林贝尔特的戈达德太空飞行中心的天体生物学家们(小心地戴着手套)把手放在这块原始陨石的一小块碎片上时，他们迅速开始解码里面的信息。在耀眼的荧光灯下，伴随着背景中运行的分析工具的嗡嗡声，NASA戈达德团队首先在实验室里用研杵和研臼碾碎了50毫克的Asuka 12236。然后，他们将从远古尘埃中提取的氨基酸悬浮在水溶液中，然后将液体通过一台强大的分析机器，以质量将其中的分子分离，并确定每种类型。 

戈达德大学的研究人员发现，Asuka 12236体内藏有丰富的氨基酸，其浓度是“Paris”陨石的两倍，此前，“Paris”陨石被认为是同类陨石中保存最完好的。这些原始分子包括天门冬氨酸和谷氨酸，它们是20种氨基酸中的一种，这些氨基酸形成了无数的排列，构成了数以百万计的蛋白质。然后，蛋白质继续为地球上生命的化学齿轮提供动力，包括动物的基本身体功能。  

由戈达德天体生物学家丹尼尔·P·格莱文领导的研究小组还发现，Asuka 12236中某些氨基酸的左旋版本更多。每个氨基酸都有一个右撇子和一个左撇子的镜像，就像你的手是彼此的镜像一样。所有已知的生命都只用左旋氨基酸来构建蛋白质。格莱文和他的同事们越来越多地发现，陨石中充满了这些左撇子化学物质，它们是生命的前兆。

格莱文说:“这些陨石告诉我们，早在生命开始之前，就存在着一种左撇子氨基酸的固有倾向。”“最大的谜团是为什么？” 

为了弄清左撇子为何如此特殊，格莱文和他的团队探测了数百颗陨石，起源、化学过程和年代的多样性越多越好。由于保存在这些岩石中的氨基酸类型和数量的不同，科学家们可以记录下这些分子是如何随着时间和环境的变化而进化的，包括它们在母体小行星中的水分和热量。 

在太阳系的时间轴上，Asuka 12236符合最原始的情况——事实上，一些科学家认为陨石的微小碎片早于太阳系。多项证据表明，Asuka 12236最初的化学组成是被称为CM球粒陨石的一类富含碳的陨石中保存最好的。这些岩石是关注生命起源的科学家最感兴趣的研究对象之一，因为许多岩石含有与生物有关的高度复杂的有机化合物混合物。

科学家们已经确定，Asuka 12236的内部保存得非常完好，是因为这块岩石在还属于一颗小行星的时候，以及后来它留在南极洲等待被发现的时候，几乎没有受到液态水或热量的影响。他们可以根据里面发现的矿物类型来判断。粘土矿物的缺乏是一条线索，因为这些矿物质是由水形成的。另一个线索是Asuka 12236中有很多没有生锈的铁金属，这表明这块陨石没有暴露在水里的氧气中。岩石中还含有大量的硅酸盐颗粒，这些颗粒具有不同寻常的化学成分，表明它们是在太阳开始形成之前就已经死亡的古老恒星中形成的。由于这些硅酸盐矿物通常很容易被水破坏，科学家们不会在比Asuka 12236更原始的陨石中发现它们。

Conel M. O'D. Alexander说:“想想这些东西是如何落到地球上的，并且恰好充满了关于太阳系是如何形成的，它是由什么形成的，以及这些元素是如何在银河系中形成的，这很有趣。” 他是华盛顿卡内基科学研究所的一名科学家，与格莱文的团队合作对Asuka 12236进行了分析，并于8月20日发表在《陨石与行星科学》杂志上。

像Asuka 12236这样的陨石是更大的小行星的碎片。这些碎片是在45亿年前小行星碰撞中被抛入太阳系的，在经过大气层的剧烈摩擦后幸存下来，最终到达了地球表面。对于Alexander和格莱文来说，这些岩石就像一本从天而降的历史书，提供了关于早期太阳系的化学信息。太空岩石是这一信息的唯一来源，因为地球上的侵蚀和板块构造已经抹去了地球的化学历史。

通过Asuka 12236，科学家们得以窥见太阳系中产生的第一批氨基酸，以及导致这些分子多样性和复杂性的条件。“Asuka 12236向我们展示了‘金发姑娘’的存在。”格莱文说。

格莱文和团队了解到，氨基酸形成和增殖的关键是暴露在小行星内部的完美环境中。“你需要一些液态水和热量来产生各种氨基酸。”他说，“但如果拥有太多，又会把它们全都毁掉。”

这些水可能是在Asuka 12236的小行星内部产生的，因为当小行星最初形成时，某些化学元素的放射性衰变产生的热量融化了凝结在岩石中的冰。鉴于Asuka 12236保存得如此完好，它可能来自小行星较冷的外层，在那里它接触到的热量很少，因此也就有了水。尽管这只是目前的推测，格莱文说:“关于这块陨石，我们还有很多不知道的地方。”

与这一解释不一致的一个因素是：格莱文的研究小组发现，在Asuka 12236的一些蛋白质生成氨基酸中，左撇子分子多于右撇子分子。这些左撇子分子需要在比这块古老岩石所暴露的水更多的环境中进行处理。 “在原始的陨石中出现这些巨大的左撇子过度现象是很不寻常的。” 格莱文说，“它们是如何形成的还是个谜。这就是为什么研究各种各样的陨石是件好事，这样我们就可以建立一个时间轴，记录这些有机物如何随着时间的推移而进化，以及不同的变化情况。” 

虽然科学家们看到这些与生命相关的分子可能是由于地球上的污染，但格莱文的团队基于各种原因确信Asuka 12236是没有受到污染的。一个迹象是戈达德的样品中有高浓度的氨基酸在自由漂浮；格莱文说，如果科学家们一直在观察地球生命，这些氨基酸就会与蛋白质结合在一起。尽管如此，科学家们仍不能100%确定他们在处理掉到地球表面的岩石时没有考虑到污染问题。

出于这个原因，格莱文和团队正期待着分析一颗未暴露于地球生物学环境中的原始小行星的绝对原始样本。在2023年，NASA的欧西里斯-雷克斯宇宙飞船将一份封存的来自小行星Bennu的泥土和岩石送到地球后，他们就有机会了。奥西里斯-雷克斯将于2020年10月20日采集本努火山的样本。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

原文来源：

https://phys.org/news/2020-08-pristine-space-nasa-scientists-peek.html

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1111/maps.13560