科学家通过分析龙宫陨石样本，给出了氨基酸形成的答案

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龙宫粒子（A0022）的代表纹理。（a） 粒子整个视图的光学图像。粗糙和不规则的表面有细小的裂纹，导致颗粒本质上是脆弱的。（b） 粒子横截面的背散射电子图像。几微米到10微米的微米级碳酸盐（主要是白云石）、铁氧化物（例如磁铁矿）和硫化铁（例如磁黄铁矿）广泛存在于层状硅酸盐为主的基质（蒙脱石和蛇纹石）中，其中还包括亚微米级的有机物、硫化铁、碳酸盐和磷酸盐矿物。资料来源：Christian Potiszil，冈山大学

我们的太阳系由分子云形成，该分子云由气体和尘埃组成，这些气体和尘埃被排放到星际介质（ISM）中，这是恒星之间的广阔空间。在分子云坍缩时，形成了早期的太阳，有一个巨大的气体和尘埃盘围绕它运行。尘土飞扬的物质碰撞产生岩石物质，这些岩石物质最终会变大，成为称为微行星的大天体。

离太阳足够远的微行星也含有大量的冰。冰由水和其他挥发性化合物组成，如一氧化碳（CO），二氧化碳（CO2），甲醇（CH3OH）和氨（NH3），以及许多其他有机化合物，可能包括一些氨基酸。最终，由于放射性物质的存在使尸体变暖，冰融化了。

这段液态水（称为水蚀变）使许多反应得以发生，包括Strecker合成和类似Formose的反应，结果是产生新的有机物质，包括氨基酸。同样的过程也将岩石材料从原来的矿物转变为新的次生矿物，如层状硅酸盐、碳酸盐、铁氧化物和硫化铁。

几百万年后，随着放射性物质的耗尽，微行星开始冻结。后来灾难性的碰撞和与太阳系行星的相互作用使大型天体破碎，并将其小行星和彗星碎片送近地球。此后，进一步的撞击事件将这些小行星和彗星的碎片运送到地球表面，在其历史过程中为地球提供了大量的有机物质，包括氨基酸。

水蚀变对微行星内有机和无机成分的影响。水氧化金属形成金属氧化物和硫化物，并与橄榄石（Ol.）和辉石（Px.）组成硅酸盐相反应，产生含水层状硅酸盐，其主导高度水性改变样品的基质，如龙宫。同时，水相反应影响原始有机物，产生更复杂的产物并增加存在的有机化合物的多样性。资料来源：Christian Potiszil，冈山大学

氨基酸存在于地球上的所有生物体内，是蛋白质的组成部分。蛋白质对于生物体内的许多过程至关重要，包括催化反应（酶），复制遗传物质（核糖体），运输分子（运输蛋白质）以及为细胞和生物体提供结构（例如胶原蛋白）。因此，在地球上生命开始的地区内需要大量的氨基酸。

以前的工作已经确定了早期地球和可以形成氨基酸的外星环境中的许多可能设置。有趣的是，大多数氨基酸至少有两种形式，其结构代表彼此的镜像，类似于人类的手。因此，这些通常被称为右旋或左旋光学异构体。地球上生命的一个有趣特征是，它的蛋白质中使用了一种特殊类型的氨基酸，即左旋光学异构体。

目前，已知只有某一类陨石（碳质球粒陨石）含有过量的左旋光学异构体，这导致生命使用的氨基酸可能起源于这些陨石。尽管如此，陨石中的氨基酸可能在它们加入陨石之前或陨石已经形成之后形成。

在现在发表在Nature Communications上的一项研究中，一组科学家分析了小行星Ryugu的几个碎片，并计算了其中氨基酸的丰度。颗粒中矿物相的丰度先前已在另一份出版物中报道，该出版物允许在氨基酸和矿物质的丰度之间进行比较。研究发现，一个粒子（A0022）含有高丰度的氨基酸，这在外星物质中并不常见，称为二甲基甘氨酸（DMG），而另一个粒子（C0008）的氨基酸含量不超过检测限。

两个Ryugu颗粒A0022和C0008中氨基酸的丰度（来自Potiszil等人，2023）。资料来源：Christian Potiszil，冈山大学

同时，A0022中氨基酸甘氨酸的丰度低于C0008，而β-丙氨酸的丰度则呈现相反的趋势。因此，A0022的β-丙氨酸与甘氨酸的比值高于C0008。先前显示，该比率表明了微行星上水蚀变的程度。因此，假设与C0008相比，与A0022中更高水平的水变化相关的一些反应可以解释该颗粒中DMG的高丰度。

因此，检查了矿物相，以查看是否有任何其他证据证明什么反应可能导致Ryugu颗粒之间的不同氨基酸丰度。研究发现，A0022中碳酸盐、磁铁矿和硫化铁等次生矿物（水蚀变后形成的）丰度高于C0008。

特别是，与C0008相比，碳酸盐的高丰度表明在A0022被改变的微行星区域内存在更多的CO或CO2。结合β-丙氨酸与甘氨酸比例更强烈的水变化的证据，这表明A0022的前体中通常可能存在比C0008更多的冰。

商业生产DMG（一种对人类来说很重要的营养素）的一种方法是通过Eschweiler-Clarke反应。该反应需要甘氨酸与水中的甲酸和甲醛相互作用，并产生CO2。 甘氨酸、甲醛和甲酸都存在于彗星中，因此预计它们将存在于小行星的前体中。

导致龙宫微行星前体内氨基酸形成和进化的过程概述（来自 Potiszil 等人，2023 年）。1a：星际介质（ISM）中氨基酸的形成，1b：原太阳星云（PSN）中氨基酸的形成，2：冰和简单的有机物（包括氨基酸）吸积到龙宫始祖微行星中，3：A0022中大量冰及其有机货物的吸积，4：C0008中较低数量的冰及其有机货物的吸积， 5：在A0022中形成更高水平的N，N-二甲基甘氨酸（DMG），而甘氨酸和6：由于吸积的冰组分水平较低，因此形成较低水平的DMG，这意味着与A0022相比，在较低水平的水蚀变期间能够与其他ISM/PSN冰组分反应的甘氨酸较少。T = 温度，OM = 有机物，SOM = 可溶性有机物，GEMS = 嵌入金属和硫化物的玻璃，DMG = N，N-二甲基甘氨酸。资料来源：Christian Potiszil，冈山大学

因此，如果Eschweiler-Clarke反应发生在A0022前体的水变化过程中，那么它可以解释与C0008相比，该颗粒中DMG含量高，甘氨酸丰度较低。此外，产生的CO2可能进一步促成了A0022中碳酸盐的形成。

总体而言，研究结果表明，微行星水变化期间存在的条件的微小差异会对氨基酸的最终丰度产生重大影响。一些氨基酸可以被破坏，而另一些氨基酸可以被产生，这反过来又会影响地球上生命起源的氨基酸的可用性。

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原标题：《『科学家们通过分析龙宫陨石样本给出了氨基酸形成的答案》

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