科学家发现寻找生命起源的新方法
在过去的半个世纪里,研究人员发现,矿物表面可能发挥了关键作用的组织,或激活,分子将成为必不可少的成分帮助所有氨基酸和核酸。
但生物分子的无数可能的组合和矿物表面这种演变的关键吗?
这个棘手的问题一直困扰着科学家们,因为大量的可能性。
现在一个跨学科的罗伯特·海森领导的研究小组卡内基研究所的地球物理实验室和美国前总统矿物学的社会,已经开发了新的协议和程序调整DNA微阵列技术来识别分子/矿物对。
海森总统地址在11月/ 12月出版的美国矿物学家描述这项工作。
它制定了一个调查研究,确定了过程的矿物质可能促使从地球化学世界过渡到一个生物近四十亿年前。
科学家理解几个可能的步骤在生命的起源,特别是第一个有机分子是如何形成的。
事实上,生命起源以前的合成过程是现在被认为是富有成效的,古老的地球一定有更多的不同种类的分子比可能是使用的早期生活。
起源研究中最大的一个问题,因此,如何正确的混合选择重要的生物分子,集中,并从不同原始组织的“汤”。
卡内基和其他的小组之前的研究已经表明,许多分子,包括氨基酸,能坚持矿物表面,进一步促使有机反应。
这些发现使表面/分子相互作用强烈的主题研究。
科学家认为,有机物质可能引入地球许多补充来源。
丰富的生物分子在分子云深空形式,而这些外星化合物在早期地球一定是下雨了。
其他分子的合成是由大气中的闪电和紫外线辐射或火山和热化学反应在海洋深处。
这些构建块的生活吸引到特定的矿物表面,在那里他们收集、集中,接受进一步的反应。
“一些20种不同的氨基酸形成蛋白质生活中必不可少的东西,”哈森解释道。
“在自然的怪癖,氨基酸有两个镜像形式,被称为左和右撇子,或者手性分子”。
“生活,事实证明,使用左撇子品种几乎完全。非生物过程,然而,通常不区分左和右变异。”
之间的“过渡发生化学和生物时代,一些过程分离和浓缩左旋和右旋氨基酸。这一步中,称为手性选择,形成了分子的生活是至关重要的。”
像氨基酸,一些矿物质对晶体表面是镜像关系,称为左和右脸。
这样一种矿物,方解石是常见的今天是流行在太古代时期当人生第一次出现。
2001年海森和他的同事们进行了第一次实验表明,左旋氨基酸,天冬氨酸,优先坚持左转方解石。
这项研究证实了以前的理论建议一个合理的过程混合右和左旋胺基酸在原始汤可以集中和选择现成的矿物表面。
一直以来的挑战,以确定哪些无数生物分子/表面相互作用的最可能的候选人的第一步。
“水晶表面很复杂,”海森继续说道。“他们有裂缝和坑,很少是平的。”
“我们需要找到表面类型是最好的停靠点不同的生物分子。”
“然而,有成千上万的矿物表面类型和合理的生命起源以前的分子,使数以百万计的可能的生物分子/矿物对。这是一个压倒性的大量的可能性。”
DNA微阵列提供了一种方式来解决这个问题。微阵列产生于发现成千上万的微小液滴的DNA基因到幻灯片,使科学家能够衡量哪些基因是打开的。
这项技术可以用来识别,例如,基因疾病。的高通量生物技术研究发生了革命性变化。
色度与卡内基科学家安德鲁·斯蒂尔和他的团队开发了这个工具来研究分子的修改/矿物相互作用。
科学家们设计了协议清洁矿物表面,发现多达96种不同的有机物种的表面,清洗表面去除分子不遵守一种矿物表面,剩余的吸附分子和定位。
发现“哪些分子坚持,哪些没有,”海森说,卡内基科学家也在史密森学会与团队合作由爱德华Vicenzi雇佣一个主力的化学名为飞行时间二次离子质谱(ToF-SIMS)。
仪器爆炸样品电离粒子和表面束缚分子碎片和最高的矿物层。质谱仪允许研究人员确定。
“ToF-SIMS还将允许我们探测到的有机分子,最强烈地绑定到矿物表面,”海森说。
“在很多方面,色度的方法削减追逐的解决这个问题,”帕特丽夏鸽说,弗吉尼亚理工大学的化学教授。
“通过调整阵列的方法从分子生物学,他的研究团队可以识别一百万种生物分子很快学习与矿物表面相互作用最强的。”
“它不会停止,尽管另一名真正的进步在于ToF-SIMS分析他们的实验。”
这消除了需要化学标记的属性可能会影响结果。”
大卫,加州大学圣克鲁斯分校的化学和生物化学教授评论说,“鲍勃·哈森是大胆问基本问题有关生命的起源。”
“我们知道,在早期地球环境中有机化合物存在,但成千上万的不同种类的稀溶液在全球海洋。”
“如何选择特定种类的有机物组装成第一个形式的生命,和他们通过什么过程充分集中启动新陈代谢的原始版本?”
“我们现在知道,矿物质选择特定的有机化合物的解决方案,甚至能区分细微的手性等特性,结合一个左旋氨基酸优先于右手。”
“这些都是非常重要的结果指导我的研究领域以及许多其他研究者。”
一旦海森和同事发现了分子/表面对感兴趣的DNA微阵列和ToF-SIMS,阿森纳的其他技术可以用来查看交互的细节。
“特别奖励的研究是一个跨学科的努力来自不同领域的杂志中,化学和地质学、“色度反映出来。
“嫁给他们寻找答案的问题引起了人类自诞生的意识:我们是如何走到这一步的?”
