生命的字母,在太空中被发现

五个核碱基——腺嘌呤、鸟嘌呤、胞嘧啶、胸腺嘧啶和尿苷——是编码DNA和RNA中遗传信息的化学字母,是所有已知地球生命的基础分子。这些物质在小行星材料中的存在已经被分别确认过,但在来自已知来源小行星的单一、未受污染的地外样本中检测到全部五个,这是一个里程碑,大大加强了宇宙对生命化学起源贡献的科学证据。

日本隼鸟2号航天器从近地小行星龙宫返回的材料分析中,科学家正是做出了这一发现。龙宫样本——在2019年收集,2020年末返回地球——已成为历史上科学成果最丰硕的地外样本之一,不断产生关于这颗原始富碳小行星化学成分的发现,该小行星在早期太阳系中形成。

为什么龙宫很重要

并非所有小行星在生命起源问题上都具有科学等价性。龙宫被分类为C型(碳质)小行星——最原始的化学类别,由自46亿年前太阳系形成以来经历很少改变的物质组成。这些天体是太阳系中与组成早期地球的星际尘埃和微行星最接近的类似物。

隼鸟2号任务的设计目的是从龙宫的地表和地下返回样本,并以一种污染控制的方式进行,使科学家能够明确地将检测到的化合物归因于小行星而不是地球污染。这种方法学上的严谨性使核碱基的检测具有科学意义:以前的陨石分析总是面临地球污染的可能性,因为陨石从坠落地球那一刻起就暴露在地球生物圈中。

全部五个核碱基已确认

对龙宫样本的先前分析已经检测到了多个核碱基。全部五个的确认——腺嘌呤和鸟嘌呤(嘌呤类)、胞嘧啶和胸腺嘧啶(在DNA中发现的嘧啶类)以及尿苷(胸腺嘧啶的RNA等当物)——将这一结果从有趣提升为具有里程碑意义。

在单一原始样本中同时检测到全部五个的事实表明,在原始碳质小行星中运作的化学过程能够通过非生物化学合成核碱基的完整集合。最有可能的合成途径涉及简单碳化合物和氨在水冰和紫外线辐射存在下的反应——这些过程在实验室中得到充分理解,已知在星际介质中运作。