科学家在小行星贝努上发现“镜像生命”构建模块

水的过去可能刺激了生命基本分子的形成。

地球上的生命依赖分子构件来制造 DNA 和蛋白质。科学家们长期以来一直想知道这些先驱在太阳系诞生时有多普遍。

来自小行星的尘埃和岩石样本让我们更接近答案。

大约五年前，贝努（Bennu）是一种形状像旋转陀螺的太空岩石，从地球上空飞过时收集到的样本被太空的真空及时冻结。本质上，它们是大约 45 亿年前太阳系诞生之初的时间胶囊——大约在地球形成的时候——它们让我们得以一睹可能孕育生命的化学汤。

两项检查这些外星太空颗粒的新研究发现，小行星古老的表面上保存着生命分子的迹象。 Bennu 的尘埃和岩石含有全部 5 种核碱基（构成 DNA 和 RNA 的分子）以及蛋白质 20 种氨基酸中的 14 种。

这些有机分子在其他小行星上也被发现过。但贝努的化学成分有所不同。虽然大多数地球氨基酸以左旋形式存在，但来自贝努的样品含有几乎等量的氨基酸，这是它们的镜像。这些右手氨基酸并不是地球上天然存在的。

贝努还拥有咸水的迹象，这可能是帮助分子混合和相互作用的汤。盐水的成分与地球上干涸的湖床相似。

需要明确的是，这些团队没有发现外星生命。但他们确实表明，生命的前体分子——甚至是“镜像”分子——在早期太阳系中广泛存在。

美国宇航局副局长尼基·福克斯在一份新闻稿中表示：“小行星为我们提供了了解我们家园星球历史的时间胶囊，贝努的样本对于我们了解地球生命开始之前太阳系中存在的成分至关重要。”

使命

这些样本是由 NASA 的OSIRIS-REx 任务交付的，这是美国第一个将小行星样本带回家的项目。贝努是一个特别有趣的目标。此前的研究表明，小行星上含有构成地球生命基础的有机分子。这些分子可能搭上了小行星的便车，在早期的行星或其卫星上播下了种子，从而激发了生命的火花。

在地球上，生命的两个关键组成部分是核碱基和氨基酸。

核碱基是 DNA 的分子构件。它们对我们身体的构成、功能和遗传进行编码。 RNA 将基因中包含的指令传输到细胞中的蛋白质制造工厂，它使用一个额外的核碱基，这也是某些病毒不可或缺的部分。除了 DNA 和 RNA 之外，还有 20 种氨基酸连接在一起形成蛋白质。

这些前体成分如何激发生命仍然是个谜，但小行星可能包含线索。之前来自 162173 Ryugu（一颗菱形小行星）的样本含有多种有机化合物，包括维生素 B3和尿嘧啶（RNA 中使用的附加核碱基）。

与龙宫一样，贝努也是一颗碳质小行星。这些太空岩石富含碳分子，形成对生命至关重要的有机化合物。 Bennu 是一堆通过重力松散地结合在一起的岩石，其历史可能可以追溯到太阳系的起源——大约 45 亿年前。

由于太空的冷冻真空，贝努上的大多数有机分子都保存在其原始状态（时间锁定），并且可以提供有关早期太阳系化学组成的线索。

贝努也是一个有吸引力的目标，因为它位于小行星带的边缘，小行星带在火星和木星之间环绕太阳。这颗小行星最近时距离地球 2 亿英里。虽然这仍然是一个多年的旅程，但这段距离使得太空探测器着陆、绘制贝努的地貌图、收集标本以及将货物送回地球成为可能。

该探测器专门设计用于将收集到的样本密封在胶囊中，以保护它们在返回和重新进入地球大气层时免受污染。当太空舱返回地球时，空气被过滤以去除水蒸气和灰尘颗粒。在犹他州着陆后，美国宇航局立即将太空舱放置在洁净室中，并用氮气（一种不与大多数其他化学物质发生反应的气体）对其进行喷射，以排出入侵的空气。

“这些结果之所以如此重要，是因为我们在原始样本中发现了它们，”美国宇航局天体生物学家丹尼尔·格拉文（Daniel Glavin）告诉《自然》杂志，他是描述这项工作的论文的合著者。

这些细致的指导方针确保样本不会受到地球天然化学物质的污染。小行星卵石和尘埃的重量约为四盎司多一点——大约是一块肥皂——是迄今为止最大的小行星卵石和尘埃集合之一。

《自然天文学》中的一项研究检测到了地球遗传物质中存在的全部 5 种核碱基以及构成蛋白质的 20 种氨基酸中的 14 种。这颗小行星还含有 19 种氨基酸，这些氨基酸不编码地球上生命已知的任何蛋白质。

令人惊讶的是，其中一些氨基酸存在于镜像世界中。地球上的氨基酸都是左旋氨基酸。合成生物学家已经开始将这些蛋白质构件从基因上扭曲成右手结构，这可能以更持久的药物形式使生物医学受益。一些科学家甚至提议建造完全“镜像”的生命体，这是一项有争议且存在潜在风险的尝试，科学家们去年对此表示反对。

我们早期的太阳系甚至可能已经奠定了基础。但这些分子是如何形成的——以及它们是否存在——仍然是个谜。

研究小组还检测到大量的氨和甲醛。这对在早期地球上普遍存在的物质，对于在适当的条件下形成复杂分子至关重要——基本上为氨基酸等成分提供营养肉汤，使其慢煮并发生化学反应。

Bennu可能曾经提供过一个兼容的环境。 《自然》杂志的另一项研究发现了类似于地球上盐水的丰富矿物质——这可能是过去有水的迹象。这些盐壳点通常是由于冰冻或蒸发而形成的，它们点缀在地球的景观中，比如死亡谷的恶水盆地和犹他州的大盐湖。

这些样本共同构成了这颗小行星数十亿年历史的快照，表明这颗太空岩石可能曾经拥有适合生命生存的微小水池。

伦敦自然历史博物馆的研究作者萨拉·拉塞尔 (Sara Russell)告诉《自然》杂志：“这些盐水与简单的有机物质一起，可能会启动制造更复杂、更有趣的有机物（如核碱基）的过程。”

一个全球联盟仍在分析贝努的样本，以了解更多关于早期太阳系的信息。与此同时，这艘名为 OSIRIS-APEX 的航天器正准备在 2029 年执行另一次前往小行星阿波菲斯的任务，届时它将绕过地球。

研究作者贾森·德沃金 (Jason Dworkin) 表示：“来自 OSIRIS-REx 的数据为太阳系充满生命潜力的图景增添了重要一笔。” “为什么到目前为止我们只在地球上看到生命，而在其他地方看不到生命，这才是真正诱人的问题。”