從小行星隕石發(fā)現(xiàn)的信息推測(cè)宇宙生命可能存在左旋和右旋分子區(qū)別

氨基酸的手性示意圖，左旋和右旋氨基酸分子如同在“照鏡子”

來(lái)自格林貝爾戈美國(guó)國(guó)家航空航天局達(dá)德空間飛行中心的工程師斯蒂芬妮·蓋蒂（Stephanie Getty）認(rèn)為可通過(guò)實(shí)驗(yàn)?zāi)M技術(shù)手段來(lái)發(fā)現(xiàn)宇宙中的有機(jī)分子，該發(fā)明已經(jīng)被評(píng)選為戈達(dá)德空間飛行中心先進(jìn)儀器領(lǐng)域的年度創(chuàng)新工作，并獲得了由美國(guó)國(guó)家航空航天局天體生物學(xué)科學(xué)與技術(shù)儀器發(fā)展計(jì)劃提供的120萬(wàn)美元，用于研發(fā)天體寒冷表面采樣先進(jìn)有機(jī)物質(zhì)分析儀(OASIS)。該儀器可由探測(cè)器攜帶，如同我們將一間裝備精良的地球?qū)嶒?yàn)室送往另一顆小行星或者太陽(yáng)系內(nèi)的某一天體上，當(dāng)探測(cè)器抵達(dá)后就可以展開(kāi)對(duì)有機(jī)分子信號(hào)的探索。

在此之前，科學(xué)家應(yīng)盡可能地減少探測(cè)器儀器被地球化合物污染的風(fēng)險(xiǎn)，比如借助冰冷天體表面采樣先進(jìn)有機(jī)物質(zhì)分析儀，我們可以更進(jìn)一步了解到太陽(yáng)系中是如何形成有機(jī)化合物，以及哪些地方具備演化出生命的潛力。最新打造的先進(jìn)天體有機(jī)物質(zhì)分析儀較以往研發(fā)的探測(cè)器液相色譜質(zhì)譜儀具有強(qiáng)大的探測(cè)能力，敏感度提高了近100倍。然而，科學(xué)家為何要尋找宇宙中的氨基酸分子呢？探測(cè)空間中或天體氨基酸分子信號(hào)的研究開(kāi)始于五十年前，這是因?yàn)榭茖W(xué)家在各種各樣的隕石中發(fā)現(xiàn)了氨基酸的痕跡，是小行星遺留在地球上的物質(zhì)

這項(xiàng)發(fā)現(xiàn)徹底改變了天體生物學(xué)，重新激發(fā)了科學(xué)家尋找宇宙生命的方向和動(dòng)力，根據(jù)我們目前掌握的信息，在太陽(yáng)系的其他地方或者太陽(yáng)系以外的宇宙天體都有可能存在氨基酸分子。氨基酸作為蛋白質(zhì)的重要組成模塊，可指示宇宙生命存在的關(guān)鍵信息，而蛋白質(zhì)是一類(lèi)生物大分子、復(fù)雜的有機(jī)化合物，被認(rèn)為是地球生命的重要成分，其所形成的酶幾乎參與到所有的細(xì)胞活動(dòng)中，可調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的速度。

這就像26個(gè)英文字母可組成無(wú)數(shù)個(gè)英文單詞，僅20多種不同的氨基酸可形成數(shù)百萬(wàn)計(jì)的不同蛋白質(zhì)分子。重要的是，氨基酸有一個(gè)有趣的特點(diǎn)，由于碳原子的共價(jià)鍵形成的空間結(jié)構(gòu)使得氨基酸分子基團(tuán)的排列呈現(xiàn)非重疊現(xiàn)象，就像我們的左手和右手一樣，只有的鏡子中才可能完全重疊，因此氨基酸便具有“手性”的性質(zhì)，同一個(gè)氨基酸一般都有與之對(duì)應(yīng)的手性分子。圖2中顯示的便是氨基酸分子的手性圖示，對(duì)于互為手性的氨基酸分子就像一面鏡子形成了對(duì)應(yīng)結(jié)構(gòu)。

鑒于氨基酸分子具有手性特征，由此就有了左手性還是右手性之分，科學(xué)家們通過(guò)偏振光的照射發(fā)現(xiàn)地球生命分子幾乎都是左手性，即由左旋氨基酸構(gòu)成，并推測(cè)產(chǎn)生這種傾向性的原因是否一種隨機(jī)過(guò)程，攜帶了左旋氨基酸分子的隕石墜落在地球上，最終使得地球生命幾乎都是“左撇子”。為了找到答案，戈達(dá)德天體生物學(xué)分子實(shí)驗(yàn)室就了富碳隕石以及從彗星上收集到的細(xì)小微粒，結(jié)果發(fā)現(xiàn)在許多存在氨基酸的隕石樣品中都是左旋性質(zhì)。這表明在宇宙空間中存在左旋氨基酸的起源，而且尤其在小行星上體現(xiàn)得較為充分。

然而，太陽(yáng)系中其他天體上是否存在類(lèi)似的現(xiàn)象呢？行星環(huán)境是否對(duì)氨基酸的左旋和右旋特性產(chǎn)生決定性的影響？科學(xué)家認(rèn)為先進(jìn)天體有機(jī)物質(zhì)分析儀的任務(wù)之一便是確定氨基酸左旋和右旋比率。早在1970年代，科學(xué)家就在海盜探測(cè)器上使用氣相色譜-質(zhì)譜儀來(lái)尋找火星有機(jī)物質(zhì)，最新的好奇號(hào)火星車(chē)也搭載了行星化學(xué)實(shí)驗(yàn)室來(lái)研究火星巖石樣本中的有機(jī)物質(zhì)。最終，研究小組希望打造出更輕、低耗能的天體有機(jī)化合物探測(cè)分析儀，全重可不超過(guò)11磅，該儀器搭載在行星際探測(cè)器上探索宇宙生命信號(hào)。