원뿔 성운. 신용:위키미디어 공용 두 가지 새로운 연구에 따르면 생명의 화학을 향한 주요 단계는 행성이 존재하기 오래 전에 시작될 수 있습니다. 성간 공간을 시뮬레이션하는 실험에서는 단순한 아미노산이 펩타이드로 연결될 수 있음이 밝혀졌고, 천문학적 관측에서는 차가운 분자 구름 내부에서 표류하는 예기치 않게 큰 황 함유 유기 분자가 밝혀졌습니다.
종합적으로 볼 때, 이 연구는 성간 환경에서 생물학적 화학을 향한 중요한 단계가 일어날 수 있음을 나타냅니다.
최초의 펩타이드 결합
헝가리 Atomki에 있는 천체물리학-천체화학(ICA) 초고진공 챔버용 아이스 챔버. 이 챔버는 고에너지 양성자로 글리신을 처리했습니다. 출처:Béla Sulik, HUN-REN 핵연구소생명체의 작동 분자인 단백질은 펩타이드 결합으로 연결된 아미노산으로 구성됩니다. 과학자들은 수십 년 동안 운석, 혜성, 소행성 샘플에서 글리신과 같은 아미노산을 검출해 왔습니다. 그러나 우주와 같은 조건에서 직접적인 실험 확인은 거의 이루어지지 않았습니다.
성간 조건을 모방하기 위해 고안된 실험실 실험에서 연구자들은 글리신을 약 20켈빈의 얼음 알갱이에 얼려 이온화 방사선에 노출시켰습니다. 이러한 극한 조건에서 두 개의 글리신 분자가 결합하여 가장 단순한 디펩타이드인 글리실글리신을 형성하여 액체 물 없이도 펩타이드 결합이 발생할 수 있음을 확인했습니다.
"만약 아미노산이 우주에서 결합하여 다음 단계의 복잡성(디펩티드)에 도달할 수 있고 그것이 행성 표면에 전달되면 생명을 형성하는 훨씬 더 긍정적인 출발점이 있게 됩니다."라고 수석 저자인 Alfred Hopkinson이 Live Science에 말했습니다. . 그는 "매우 흥미로운 이론이며 우리는 이 분자들이 우주에서 형성할 수 있는 복잡성의 한계가 얼마나 되는지 알고 싶었습니다"라고 덧붙였습니다.
연구자들은 또한 DNA 빌딩 블록을 생성하는 경로에 연결된 화합물인 N-포르밀글리신아미드를 잠정적으로 식별했지만 확인에는 추가 분광학이 필요합니다. "만약 이렇게 다양한 유형의 유기 분자를 만든다면 우리가 생각하지 못했던 방식으로 생명의 기원에 영향을 미칠 수 있습니다."라고 Hopkinson은 덧붙였습니다.
이러한 결과는 운석과 혜성이 부분적으로 조립된 분자 시스템을 젊은 지구에 전달했을 수 있다는 오랜 가설을 뒷받침합니다. 그러나 이러한 실험이 미세한 얼음 알갱이에 대한 화학을 재현하는 동안 천문학자들은 이제 실제 성간 구름에서 비슷한 풍부한 유기 화학을 발견하고 있습니다.
유황 고리
우리 은하의 중심부에서 과학자들은 성간 구름에 숨어 있는 최초의 황 함유 6원 고리 분자를 발견했습니다. 크레딧:MPE/NASA/JPL-Caltech별도의 자연 천문학 연구에서는 성간 공간에서 발견된 가장 복잡한 황 함유 유기 분자 중 하나인 2,5-사이클로헥사디엔-1-티온을 밝혀 이 그림을 확장했습니다. 황을 포함하는 6개의 탄소 고리 주위에 형성된 13개의 원자로 구성된 이 분자는 은하수 중심 근처의 분자 구름 G+0.693–0.027에서 발견되었습니다.
수석 저자인 아라키 미츠노리(Mitsunori Araki)는 성명에서 “이것은 성간 공간에서 복잡한 고리 모양의 황 함유 분자를 명확하게 탐지한 최초의 사례이며 우주와 생명의 구성 요소 사이의 화학적 연결을 이해하는 데 중요한 단계입니다.
유황은 필수적인 생물학적 역할을 수행하지만 이전에 천문학자들은 성간 공간에서 작은 황 화합물만을 발견했습니다. 새로운 탐지는 단순한 성간 화학과 운석에서 발견된 풍부한 황 함유 분자 사이의 격차를 줄이는 데 도움이 됩니다.
Araki는 CNN에 “유황은 아주 오래 전에 우주에서 지구로 왔습니다”라고 말했습니다. . "그러나 우리는 우주에서 황을 함유한 분자의 양이 매우 제한적이라는 사실이 이상합니다. 엄청난 양이 존재해야 하는데 찾기가 매우 어렵습니다."
젊고 별이 없는 분자 구름 내부에 분자가 존재한다는 사실은 복잡한 유기 화학이 우주 역사 초기에 시작되었음을 시사합니다. 천문학적 측정에 따르면 분자는 매우 낮은 온도(약 14켈빈)에서 존재하며 구름 가스에 측정 가능한 양이 존재하는 것으로 나타났습니다.
연구자들은 얼음 먼지 입자에 대한 우주선 조사와 구름 충돌로 인한 충격파가 그러한 분자를 모아 우주로 방출하는 데 도움이 될 수 있으며, 이는 에너지적인 천체 물리학 과정을 생물 이전 화학과 연결시킬 수 있다고 생각합니다.
종자 화학
종합하면, 펩타이드 형성 실험과 황 분자 검출은 생명 기원 연구의 더 넓은 변화를 강화합니다. 점점 더 과학자들은 우주 구름을 화학적으로 황량한 곳이 아니라 복잡한 화학 물질이 수백만 년에 걸쳐 축적되는 준비 환경으로 보고 있습니다. 결국 이 씨앗들이 모여 생명을 이룬다.
현재 성간 공간에는 300개 이상의 분자가 알려져 있으며 새로 발견된 황 고리는 탄화수소를 넘어 생물학적으로 관련된 원소로 순환 화학을 확장합니다. 미래의 관측소에서는 그러한 화합물이 더 많이 발견될 수 있으며, 이는 생명체의 화학적 성분이 은하계 전체에 널리 퍼져 있을 수 있음을 시사합니다.
그렇다면 지구의 생물학은 살아있는 세계의 원시 화학을 천천히 조립하는 차가운 가스 구름 내부의 반응에서 그 역사의 일부를 추적할 수 있습니다.
