2021 年、はやぶさ 2 宇宙ミッションは、小惑星 162173 リュウグウの小片を地球に運ぶことに成功しました。これは、4.5 億年前の太陽系の形成から残された、最も古く、最も原始的な物質 10 グラムです。 昨年の春、科学者たちは、小惑星の化学組成に、タンパク質の構成要素である XNUMX 個のアミノ酸が含まれていることを明らかにしました。 この発見は、地球上の生命が誕生した原初のスープが、小惑星の破片からのアミノ酸で味付けされた可能性があるという証拠を追加しました。

しかし、これらのアミノ酸はどこから来たのでしょうか? 私たちの生態系を流れるアミノ酸は、主に植物の細胞代謝の産物です。 どのような非生物学的メカニズムがそれらを隕石や小惑星にもたらしたのでしょうか?

科学者たちはいくつかの方法を考えてきましたが、 最近の作品 ガンマ線を使ってアミノ酸を合成するメカニズムである。 彼らの発見により、隕石が地球上の生命の起源に貢献した可能性がさらに高くなりました。

アミノ酸は、生命の化学に不可欠な要素として知られていますが、十分なエネルギーがあれば、炭素、酸素、窒素の化合物から無造作に調理できる単純な分子です。 XNUMX 年前、スタンリー・ミラーとハロルド・ユーリーによる有名な実験で、メタン、アンモニア、水素のガス状混合物 (当時は、地球の初期の大気を模倣していると誤って考えられていた) の放電だけで、アミノ酸を含む有機化合物。 その後の研究では、海底の熱水噴出孔近くの堆積物にもアミノ酸が形成される可能性があることが示唆されました。 2018年の発見 時々発生することを確認しました。

元のアミノ酸が宇宙から来たかもしれないという可能性は、1969 年に XNUMX つの大きな隕石 (オーストラリア西部のマーチソン隕石とメキシコのアジェンデ隕石) が衝突後すぐに回収された後に広まり始めました。 どちらも炭素質コンドライトであり、科学者は、太陽系が最初に形成された後に小さな氷体から降着したと考えているリュウグウに似た珍しいクラスの隕石です。 科学者は、アミノ酸が汚染物質または影響の副産物である可能性を排除できませんでしたが、どちらも少量ではあるがかなりの量のアミノ酸を含んでいました.

それでも、宇宙科学者は、炭素質コンドライトを形成した氷のような塵の物体には、水、アンモニア、およびアルデヒドやメタノールのような小さな炭素分子が含まれている可能性が高いことを知っていたので、アミノ酸の元素成分が存在していたはずです. 反応を促進するためのエネルギー源だけが必要でした。 実験研究は、超新星からの紫外線放射がそれを行うのに十分強い可能性があることを示唆しました. ダストボディ間の衝突も、同様の効果を生み出すのに十分なほどそれらを加熱した可能性があります.

「私たちは、アミノ酸を生物学的に作る多くの方法を知っています。 スコット・サンドフォード、NASAのエイムズ研究センターの実験室天体物理学者。 「そして、それらすべてが起こらなかったと期待する理由はありません。」

現在、化学者が率いる日本の横浜国立大学の研究者チーム ケブカワ ヨーコ & 小林賢成 ガンマ線もコンドライトでアミノ酸を生成した可能性があることを示しました。 彼らの新しい研究では、コンドライト内の放射性元素 (おそらくアルミニウム 26) からのガンマ線が、炭素、窒素、酸素の化合物をアミノ酸に変換できることを示しました。

もちろん、ガンマ線は有機化合物を作るのと同じくらい簡単に破壊することができます。 しかし、日本のチームの実験では、「放射性同位元素によるアミノ酸生産の増強は、分解よりも効果的だった」とケブカワ氏は述べたので、ガンマ線は破壊するよりも多くのアミノ酸を生産した. 実験で観察された生産速度から、研究者はガンマ線が炭素質コンドライト小惑星のアミノ酸の濃度をマーチソン隕石で見られるレベルまでわずか1,000年または100,000年で上昇させた可能性があると非常に大まかに計算しました。 .

紫外線とは異なり、ガンマ線は小惑星や隕石の内部深くまで浸透できるため、このメカニズムは生命の起源のシナリオに特に関連する可能性があります。 「それは、アミノ酸を作ることができる全く新しい環境を開きます」とサンドフォードは言いました. 隕石が十分に大きい場合、「外側が蒸発しても、隕石の中央部分は大気圏突入に耐えることができる」と彼は説明した。 「つまり、[アミノ酸] を作っているだけでなく、惑星にたどり着くまでの道のりでそれらを作っているのです。」

新しいメカニズムの要件の XNUMX つは、反応をサポートするために少量の液体水が存在しなければならないことです。 これは大きな制限のように思えるかもしれません。「宇宙環境に液体の水はほとんど存在しないと人々が考えていることは容易に想像できます」と Kebukawa 氏は述べています。 しかし、炭素質コンドライト隕石は、水の存在下でのみ形成される水和ケイ酸塩や炭酸塩などの鉱物でいっぱいであり、コンドライトの鉱物粒子の一部の内部に少量の水が閉じ込められていることさえ発見されている.

そのような鉱物学的証拠から、 ヴァシリッサ・ヴィノグラドフフランスのエクスマルセイユ大学の天体化学者である科学者たちは、若い小惑星がかなりの量の液体の水を保持していたことを知っています。 「問題のアミノ酸が形成される機会があったこれらの体の水性変質段階は、約XNUMX万年の期間でした」と彼女は言いました - 観察された量のアミノ酸を生成するのに十分な長さ以上です.隕石で。

サンドフォードは、彼と他の研究者が行った実験で、原始星間分子雲のような氷のような混合物に照射すると、糖や核酸塩基など、生命に関連する何千もの化合物が生成される可能性があると指摘しています。ミックス。 つまり、宇宙はアミノ酸を作るように配線されているようです。」

ヴィノグラドフ氏はその見解に同意し、隕石に存在する可能性のある有機化合物の多様性は現在、膨大であることが知られている. 「問題はさらに次のように方向転換しました。なぜこれらの分子は地球上の生命にとって重要であることが証明されているのでしょうか?」 彼女は言いました。 たとえば、なぜ陸生生物は、生成できる数十のアミノ酸のうち 20 種類しか使用しないのでしょうか? また、鏡像の「右手」構造が「左手」構造であるのに、なぜほとんど排他的にこれらの分子の「左手」構造を使用するのでしょうか?自然に同じ量で形成されますか？ これらは、将来の生命の最も初期の起源に関する化学研究を支配する謎である可能性があります。