太空中的一个分子可能帮助我们了解地球生命的起源

你的分子是左撇子还是右撇子?

地球上存在生命,有很多因素至关重要。其中一个因素就如同分子是左手型还是右手型一样简单。尽管它看起来很直接,但我们仍然不知道分子是如何变成这样的。然而,近期在太空中发现的一种分子可能会帮助我们解开这个谜团。

我们地球上存在的复杂分子常常有两种形式,它们互为镜像,称为对映异构体。虽然这在地球上很普遍,但我们在宇宙的其他地方从未见过这类分子。现在,美国国家射电天文台、加州理工学院和哈佛大学的一个科学家团队首次在太空中发现了一种所谓的“手性”分子。研究人员认为,这一发现可能有助于解释为什么地球上某些手性分子一种手性的形式比另一种更常见。

分子只是原子相互连接而成的。如果你构建两个看起来完全相同的分子,它们几乎总会具有完全相同的性质。我之所以说“几乎”,是因为对映异构体的存在:正如你有一只左手和一只右手一样,分子也可以被构建成左手型和右手型。

在地球上,我们在生物学中经常遇到“均一手性”,即一种分子形式比另一种更常见,就像右手的人比左撇子(比如我)多一样。例如,构成蛋白质的氨基酸几乎总是左手型的。我们并不真正知道这是为什么。在太空中发现手性分子可能有助于研究人员了解在恒星和太阳系形成过程中,是否有什么因素导致某种手性压倒了其他手性。该团队于今日在圣迭戈举行的美国天文学会六月会议上公布了他们的发现。

chiral molecules
该分子名为环氧丙烷,有右手型和左手型版本。B. Saxton, NRAO/AUI/NSF(数据由N.E. Kassim, Naval Research Laboratory, Sloan Digital Sky Survey 提供)

科学家们观察了一种名为“环氧丙烷”的分子。它的骨架由三个碳原子线性连接而成,一个氧原子从中伸出,与其中两个碳原子形成一个三角形。根据该三角形的位置,这两个环氧丙烷分子可能看起来完全相同,或者互为镜像。

分子的形状对我们身体的运作方式至关重要。如果你的身体习惯于消化右手型分子,而突然出现左手型分子,你可能会生病,甚至更糟。以20世纪50年代末流行的药物反应停为例。一种名为(R)-反应停的反应停可以缓解晨吐,而其镜像(S)-反应停则会导致出生缺陷,这是你绝不希望你的镜像去做的事情。

该团队利用美国国家科学基金会的格林班克望远镜(GBT)在西弗吉尼亚州,并借助澳大利亚的帕克斯射电望远镜,在名为人马座B2的气体云中发现了环氧丙烷分子。均一手性与生命的起源息息相关,因此理解它可能会为我们揭示生命的起源之谜。科学家们希望,既然他们已经发现了一种手性分子,他们就能深入研究,看看均一手性的秘密是否就隐藏在星辰之中。

 

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