生命化学分子如何起源于太空?碳分子形成环状化合物

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  据国外媒体报道,假设地球上最原始生命诞生于混入有机太空灰尘的“原生汤”,那么这样的生命起源分子来自宇宙何处?目前,美国科学家最新实验或将揭晓这一谜团。 美国劳伦斯·伯克利国家实验室的研究人员展示了两种相对简单的碳分子如何环绕周围的恒星,它们结合形成叫做多环芳烃(PAHs)的一种环状化合物。其体积非常小,类似蜂窝状的结构从简单的烃链跳跃形成更复杂的构建模块,该过程可能结合了核酸和蛋白质。

  

  PAHs glowing green in the Cat's Paw Nebula. (NASA/JPL-Caltech)

  我们已知道太空中遍布多环芳烃物质,事实上,银河系大约20%的碳都锁定在多环芳烃,它还拥有构建更大有机物质所需的所有组件,其中包括:巴基球等3D球面结构。

  原始生物是否起源于多环芳烃分子存有争议,亟待科学家深入研究分析,同时,科学家提出疑问:这些小型生命构建模块是如何形成的?

  化学家对此提出了许多假说,部分观点能够很好地解释一些多环芳烃种类问题,但他们对一些多环芳烃物质无法解释。

  

  

  

  一种假说认为,部分存在时间较短的碳物质具有不配对电子,这些不配对电子也叫做自由基,可能在适当的条件下会发生碰撞,形成合适的环状结构。

  这是一个非常好的观点,但是寻找支持该理论的确凿证据并不简单,人们需要在高温条件下进行实验测量,但以前从未做过类似的事情。

  为了测试这一观点,研究人员将单环碳自由基1-茚酮引入到一个自由甲基,该过程发生在加热到1150摄氏度的高温环境。

  一种叫做反射式飞行时间质谱仪的设备测量了反应堆释放的高速喷射流,发现了多环芳烃的一种基本形式——萘(naphthalene),其具有10个碳原子连接成一对环状结构。

  萘是一种具有煤焦油臭味的物质,但对于化学家而言,这可能是某些星际化学的潜在起点,几十年以来,人们猜测在燃烧火焰和深空中,自由基反应会形成芳环结构,但没有足够的证据支持这一假设。

  展示这样一个概念证明是描绘从碳形成的基础物理一直到生物化学兴起的重要步骤,但这并非是能够推翻其他解释多环芳烃形成的模型。

  这些小型碳环结构与地球人类生存密切相关,碳氢化合物燃料燃烧会释放多环芳烃,汽车发动机润滑油中含有多环芳烃,家庭聚会时烤培根肉时会产生多环芳烃,可以说它们与人类生活紧密联系在一起。

  对于喜欢吃烤肉的人们而言,烤肉中含有的多环芳烃对人体有害,会产生各种健康问题,其中包括:癌症,更多地了解它们是如何产生的,可能会让我们拥有足够的洞察力,找到限制它们产生的方法。这项研究发表在最新出版的《自然通讯杂志》上。

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