“手性”宇宙?在太阳系外首次发现了手性分子

手性分子首次在太阳系之外被发现,科学家们距离了解地球上的生命将会有更进的一步的突破。在生命化学中起关键作用的手性分子存在于两个互为镜像的不同结构中。尽管检测到的分子类型(环氧丙烷)不是生物分子,但其发现表明与生物有关的分子可能存在于太阳系之外。除了暗示最初的生命体可能存在于宇宙的其他地方外,这一发现还可以帮助我们了解手性分子以及生命本身是如何在地球上出现的。

就像人的手(彼此互为镜像,但不完全相同)一样,手性分子是用左手和右手来表示的。手性是生命的重要属性,大多数生物过程都是“同胚性的”——它们在分子的旋向方面具有高度选择性。例如,在生物体中发现的大多数氨基酸是左旋的,而自然界产生的大多数糖是右旋的。

许多科学家认为,手性分子是生命起源前的重要前体。比地球本身更老的手性分子被发现在流星和彗星中,这表明生命可能起源于地球外。因此,研究其他星球上生命可能出现的天体生物学家渴望了解宇宙中益生元手性分子的形成位置。

缺失的线

这一最新发现是由“前生命期星际调查”的科学家们发现的。他们在人马座B2(N)星际云中发现了环氧丙烷,这距银河系中心约390光年。环氧丙烷的化学式为CH3CHCH2O,用于生产塑料。该小组首先使用格林银行望远镜(位于西弗吉尼亚州的射电望远镜)发现了该分子。研究人员检测到两条与环氧丙烷吸收无线电波有关的谱线。

但是,这并没有足够的证据被认为是一个发现,因为他们无法检测到与该分子相关的第三条线。这条缺失的线是在北半球难以检测到的射频下,因此该团队与在澳大利亚帕克斯天文台工作的天文学家合力发现了第三条谱线。

这是……我们对宇宙中生命起源前分子的产生方式及其对生命起源可能产生的影响的了解方面的开创性飞跃。手性的特性,使其成为我们了解宇宙中生命起源前分子的方式及其对生命起源可能产生的影响的开创性跨越。”弗吉尼亚国家射电天文台的化学家布雷特·麦奎尔(Brett McGuire)说,与加州理工学院的布兰登•卡罗尔及其同事进行了这项研究。卡洛尔补充说:“环氧丙烷是迄今为止在太空中检测到的最复杂,结构最复杂的分子之一。”他说,这一发现“为进一步的实验打开了大门,这些实验决定了分子旋向性的出现方式和位置,以及为什么一种形式可能比另一种形式更为丰富”。

天文学家认为,诸如CH3CHCH2O之类的复杂有机分子会通过几种不同的过程在星际云中形成。一种方法是将更小,更简单的分子粘附到覆冰的尘埃颗粒的表面,小分子可以在那里结合在一起以形成更大的结构。如果冰融化,大分子便可以自由与云中的分子进一步反应,形成更大,更复杂的结构。

偏振光

用于检测环氧丙烷的放射光谱技术无法区分左旋分子和右旋分子,因此研究小组无法判断是否有一种旋向主导了星际云。但是,有可能通过研究偏振光与环氧丙烷的相互作用来计算云的手性。手性分子组成的气体会使光通过时的偏振发生旋转,这就是19世纪首次发现手性的原因。一些科学家认为,暴露于太空中的圆偏振光可以导致产生具有特定手性的分子,然后可以通过流星和彗星找到通往地球和其他行星的方式。

“通过发现太空中的手性分子,我们终于有了一种方法来研究这些分子在进入陨石和彗星之前在何处以及如何形成,并了解它们在同手性和生命起源中的作用,” 麦奎尔说。

该发现在《科学》中有描述。

参考资料

1.WJ百科全书

2.天文学名词

3. Hamish Johnston-任思齐

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