地球上可能存在的生命前体是由各种复杂混合物形成，这可能表明，在形成地球上生命起源的遗传分子过程中，构建起了至关重要的基石。基因分子提供了储存和复制信息的能力，可能对生命起源至关重要，但尚不清楚它们是如何从早期地球上存在的复杂化学环境中产生。在发表在《科学报告》(Scientific Reports)上的新发现表明，答案可能从氮杂环化合物开始。
氮杂环化合物是一种环状分子，据信在年轻的地球和太阳系其他地方很常见。有几种类型的杂环作为DNA和RNA的碱基或亚基，我们所知道的生命所使用的遗传分子。宾夕法尼亚州立大学(Penn State)地球科学教授克里斯托弗·豪斯(Christopher House)说：研究生命起源的挑战之一，就是要弄清哪些反应是关键步骤，新研究确定了这些分子下一步最有可能采取的行动。
一组研究人员发现，氮杂环化合物可能在一系列实验中成为生命的基石。这些实验产生了复杂的化学混合物，就像穿越早期地球大气层雷击所产生的混合物一样。即使在研究中大气成分不同，许多不同的杂环也会产生类似的原始遗传前体。
真正令人惊讶的是，这么多不同的环状分子被发现具有反应性，而且无论使用何种模拟大气，它们的下一步都相同。豪斯同时也是宾夕法尼亚州立大学天体生物学研究中心和美国宇航局宾夕法尼亚太空拨款联盟(NASA Pennsylvania Space Grant Consortium)的主任。这一结果支持了一个假设，即更简单的基因结构可能早于DNA和RNA的形成，并表明类似的生命起源前反应可能发生在太阳系的其他地方。
之前的研究是在孤立条件下探索类似的反应，与之不同的是，研究小组使用有机的复杂混合物来更好地模拟早期地球化学，不知道这些反应是朝着生命的建设性一步，还是走向死胡同。在这项研究中，杂环在复杂的混合物中发生反应，形成化学反应侧链，这种结构将杂环连接在一起，并促进更复杂分子的形成。
这些修饰的杂环可以作为肽核酸(PNAs)的亚单位，这是一种RNA的前体。它们在不同的大气条件下如此容易形成，支持了PNAs可能在生命起源前在地球上形成的理论。博伊西州立大学(Boise State University)化学助理教授迈克·卡拉汉(Mike Callahan)表示：发现暗示了PNA在早期地球上存在的可能性，因为观察到一些成分存在许多强大的合成途径，这一发现对其他星球上类似的基因前体也有启示。
与杂环反应并形成这些侧链的有机物也在星际介质、彗星甚至泰坦的大气层中被发现，由于这些反应在多种条件下的复杂混合物中都很强烈，研究结果可能会对地球以外PNAs的形成产生影响。参与这项研究的还有高级研究科学家Karen Smith和研究生Melissa Roberts都来自博伊西州立大学。
博科园｜研究/来自：宾夕法尼亚州立大学
参考期刊《科学报告》
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