PNAS: 生命起源新发现

地刊速览 · 公众号 · 科技自媒体 · 2024-11-07 07:30

主要观点总结

一项最新研究发现含铁水镁石矿物可以在氧化性大气环境中介导硝酸盐与乙醛酸反应生成甘氨酸，这一发现为生命起源提供了新的思路。研究证明在氧化性大气条件下，硝酸盐可以作为氮源合成氨基酸，拓展了生命起源的可能环境。

关键观点总结

关键观点1: 含铁水镁石矿物的角色

含铁水镁石矿物能够介导硝酸盐与乙醛酸反应生成甘氨酸，这一关键反应为在氧化性大气环境中寻找生命迹象提供了新的思路。

关键观点2: 研究的实验模拟

实验模拟了早期地球可能存在的环境条件，成功合成甘氨酸，并发现高达97%的甘氨酸被牢固地吸附在含铁水镁石表面。

关键观点3: 研究的意义

该研究证明了在氧化性大气条件下，硝酸盐可以作为氮源合成氨基酸，拓展了生命起源的可能环境，并为蛇纹岩化作用在生命起源中的作用提供了新的证据。

正文

【导读】 最新发表在《美国国家科学院院刊》上的一项研究表明，一种名为含铁水镁石的矿物可以介导硝酸盐与乙醛酸反应生成甘氨酸，甘氨酸是生命体使用的最简单的氨基酸。这一发现拓展了生命起源的可能环境，使其不再局限于还原性大气，为在氧化性大气环境中寻找生命迹象提供了新的思路。

地球生命如何起源一直是科学界的重大谜题。以往的研究认为，氨基酸的非生物合成需要氨，而氨主要在还原性大气中产生。然而，早期地球和许多地外星体都具有氧化性大气。最新的研究带来突破性进展：即使在氧化性大气中，也可能合成氨基酸！

这项研究的关键在于一种名为含铁水镁石（Ferroan brucite）的矿物。含铁水镁石在地球上较为常见，它由橄榄石与水反应形成，这个过程被称为蛇纹岩化作用。研究人员发现，含铁水镁石可以介导硝酸盐和乙醛酸发生反应，生成甘氨酸——生命体使用的最简单的氨基酸。

实验模拟了早期地球可能存在的环境条件：常温常压下，将硝酸盐、乙醛酸和含铁水镁石混合。为了精确检测产物，研究人员使用了核磁共振（NMR）、液相色谱-质谱联用（LC-MS）和高灵敏度的气相色谱-质谱联用（GC-MS）等先进技术。

结果令人振奋：实验成功合成了甘氨酸！而且，高达 97% 的甘氨酸被牢固地吸附在含铁水镁石表面，只有经过酸解才能被检测到。这表明含铁水镁石不仅能够催化甘氨酸的合成，还能有效地保护它免受降解。除了甘氨酸，研究还检测到了其他重要的氨基酸，如二羧基氨基酸。

这项研究证明了在氧化性大气条件下，硝酸盐可以作为氮源合成氨基酸，从而拓展了生命起源的可能环境；证明了含铁水镁石这种常见的次生矿物可以介导硝酸盐还原和氨基酸合成，为蛇纹岩化作用在生命起源中的作用提供了新的证据。

参考文献 ： L. Chimiak, E. Hara, A. Sessions, A. Templeton, Glycine synthesis from nitrate and glyoxylate mediated by ferroan brucite: An integrated pathway for prebiotic amine synthesis, Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 121 (45) e2408248121,

https://doi.org/10.1073/pnas.2408248121 (2024).

本文由"地刊速览"创作，转载请在文章开头醒目位置标注" 本文来源：地刊速览 "。

END