円錐星雲。クレジット:ウィキメディア・コモンズ 2つの新しい研究は、生命の化学への重要なステップが惑星が存在するずっと前に始まる可能性があることを示唆しています。星間空間をシミュレートした実験では、単純なアミノ酸が結合してペプチドになることが示され、一方、天体観測では、冷たい分子雲の中に漂う予想外に大きな硫黄を含む有機分子が明らかになりました。
総合すると、これらの研究は、生物化学への重要なステップが星間環境で起こる可能性があることを示しています。
最初のペプチド結合
ハンガリーのアトムキにある天体物理学・天体化学 (ICA) の超高真空チャンバーの氷室。このチャンバーは高エネルギー陽子を用いてグリシンを処理しました。 クレジット:Béla Sulik、フン・レン核研究所生命の活動分子であるタンパク質は、ペプチド結合によって結合されたアミノ酸から構築されます。科学者たちは何十年もの間、隕石、彗星、小惑星のサンプルからグリシンなどのアミノ酸を検出してきました。ただし、宇宙のような条件下での直接的な実験による確認はほとんどありません。
星間条件を模倣するように設計された実験室実験では、研究者らは約20ケルビンで氷の粒上にグリシンを凍結させ、それを電離放射線に曝露した。このような極端な条件下では、2 つのグリシン分子が結合して最も単純なジペプチドであるグリシルグリシンが形成され、液体の水がなくてもペプチド結合が発生できることが確認されました。
「アミノ酸が宇宙で結合し、次のレベルの複雑さ（ジペプチド）に達することができれば、それが惑星の表面に届けられるとき、生命を形成するためのさらに前向きな出発点が生まれるでしょう」と筆頭著者のアルフレッド・ホプキンソン氏はライブ・サイエンスに語った。 。彼はさらに、「これは非常に興味深い理論であり、これらの分子が宇宙で形成できる複雑さの限界はどの程度なのかを知りたかったのです。」
研究者らはまた、DNAビルディングブロックを生成する経路に関連する化合物であるN-ホルミルグリシンアミドを暫定的に特定したが、確認にはさらなる分光学が必要である。 「これほど多種多様な有機分子を作ることができれば、私たちが思いもよらなかった形で生命の起源に影響を与える可能性があります。」
とホプキンソン氏は付け加えた。このような結果は、隕石や彗星が部分的に組み立てられた分子システムを若い地球にもたらした可能性があるという長年の仮説を裏付けるものである。しかし、これらの実験では微細な氷の粒上で化学が再現されていますが、天文学者たちは現在、実際の星間雲の中で同等の豊富な有機化学を発見しています。
硫黄の指輪
私たちの銀河系の中心部で、科学者たちは星間雲の中に隠れている硫黄を含む六員環分子を初めて発見しました。クレジット:MPE/NASA/JPL-Caltech別の自然天文学 研究は、2,5-シクロヘキサジエン-1-チオンと呼ばれる、これまで星間空間で検出されたものの中で最も複雑な硫黄含有有機分子の1つを明らかにすることで、この状況を拡張しました。この分子は、硫黄を含む 6 員炭素環の周りに構築された 13 個の原子で構成され、天の川銀河の中心近くの分子雲 G+0.693–0.027 で発見されました。
「これは、星間空間において複雑なリング状の硫黄含有分子を明確に検出した初めてのことであり、宇宙と生命の構成要素との間の化学的つながりを理解するための重要な一歩である」と筆頭著者の荒木光則氏は声明で述べた。
硫黄は生物学的に重要な役割を果たしていますが、天文学者たちはこれまで星間空間で小さな硫黄化合物しか発見していませんでした。新しい検出は、単純な星間化学と隕石で発見されたより豊富な硫黄含有分子との間のギャップを埋めるのに役立ちます。
「硫黄はずっと昔に宇宙から地球にやって来ました」 と荒木氏はCNNに語った。 。 「しかし、宇宙では非常に限られた量の硫黄含有分子しか発見されていません。これは奇妙なことです。硫黄含有分子は大量に存在するはずですが、見つけるのは非常に困難です。」
この分子が若い星のない分子雲の中に存在することは、複雑な有機化学が宇宙史の初期に始まったことを示唆している。天文学的な測定によれば、この分子は非常に低い温度（約 14 ケルビン）で存在し、雲のガス中に測定可能な量が存在することが示されています。
研究者らは、氷の塵粒子への宇宙線照射や雲の衝突による衝撃波が、そのような分子を集めて宇宙に放出するのに役立ち、エネルギー的な天体物理学的プロセスをプレバイオティクス化学に結びつける可能性があると考えています。
種子の化学
総合すると、ペプチド形成実験と硫黄分子の検出は、生命の起源の研究におけるより広範な変化を強化するものです。科学者たちは、宇宙雲を化学的に不毛なものとしてではなく、数百万年にわたって複雑な化学が蓄積する準備環境として見るようになってきている。最終的に、これらの種子が集まって生命が形成されます。
現在、星間空間では 300 以上の分子が知られており、新たに検出された硫黄環は、環状化学を炭化水素を超えて生物学的に関連する元素にまで拡張します。将来の天文台では、さらに多くのそのような化合物が明らかになり、生命の化学成分が銀河全体に広がっている可能性があることが示唆されるでしょう。
もしそうなら、地球の生物学はその歴史の一部を、生物世界の生の化学物質をゆっくりと組み立てる冷たいガス雲内の反応に遡る可能性があります。
