생명의 핵심 구성 요소 중 하나인 아미노산은 지구상의 생명이 기원하기 전 에 어떻게 형성되었습니까? -- 사이언스데일리

우리 태양계는 별 사이의 광대한 공간인 성간 매질(ISM)로 방출된 가스와 먼지로 구성된 분자 구름에서 형성되었습니다. 분자 구름이 붕괴되면서 초기 태양이 형성되었고, 그 주위를 공전하는 가스와 먼지의 큰 원반이 형성되었습니다. 먼지가 많은 물질은 충돌하여 암석 물질을 생성했으며, 결국 크기가 커져 미행성이라고 하는 큰 물체가 되었습니다.

태양으로부터 충분히 멀리 떨어져 형성된 미행성체들 역시 많은 양의 얼음을 포함하고 있었습니다. 얼음은 물과 일산화탄소(CO), 이산화탄소(CO₂), 메탄올(CH_삼OH) 및 암모니아(NH_삼)뿐만 아니라 일부 아미노산을 포함하는 다른 많은 유기 화합물도 있습니다. 결국, 몸을 데우는 방사성 물질의 존재로 인해 얼음이 녹았습니다. 액체 상태의 이 기간(수성 변화라고 함)은 Strecker 합성 및 Formose 유사 반응을 비롯한 많은 반응이 일어나도록 했으며, 그 결과 아미노산을 비롯한 새로운 유기 물질이 생성되었습니다. 동일한 공정은 또한 암석 물질을 원래 광물에서 필로실리케이트, 탄산염, Fe-산화물 및 Fe-황화물과 같은 새로운 2차 광물로 변경했습니다.

수백만 년 후, 방사성 물질이 고갈되면서 미행성체가 얼기 시작했습니다. 나중에 태양계 행성과의 재앙적인 충돌과 상호 작용은 큰 천체를 부수고 소행성 및 혜성 파편을 지구 가까이로 보냈습니다. 추가 충돌 사건은 이후 이러한 소행성과 혜성의 파편을 지구 표면으로 전달하여 역사의 과정에서 아미노산을 포함한 많은 양의 유기 물질을 지구에 공급했습니다.

아미노산은 지구상의 모든 생명체에 들어 있으며 단백질의 구성 요소입니다. 단백질은 촉매 반응(효소), 유전 물질 복제(리보솜), 분자 수송(단백질 수송), 세포와 유기체에 구조 제공(예: 콜라겐)을 포함하여 살아있는 유기체 내의 많은 과정에 필수적입니다. 따라서 지구에서 생명이 시작된 지역에는 상당한 양의 아미노산이 필요했을 것입니다.

이전 작업에서는 초기 지구와 외계 환경에서 아미노산을 형성할 수 있는 여러 가지 가능한 설정을 확인했습니다. 흥미롭게도 대부분의 아미노산은 적어도 두 가지 형태로 나타나며 그 구조는 인간의 손과 유사하게 서로 거울상을 나타냅니다. 따라서 이들은 종종 오른손잡이 또는 왼손잡이 광학 이성질체라고 합니다. 지구 생명체의 흥미로운 특징 중 하나는 단백질에 왼손잡이 광학 이성질체라는 특정 유형의 아미노산을 사용한다는 것입니다. 현재 특정 종류의 운석(탄소질 콘드라이트)만이 왼손잡이 광학 이성질체를 과도하게 함유하고 있는 것으로 알려져 있으며, 이는 생명체가 사용하는 아미노산이 이러한 운석에서 유래했을 수 있다는 생각으로 이어졌습니다. 그럼에도 불구하고 운석의 아미노산은 운석에 통합되기 전이나 운석이 이미 형성된 후에 형성되었을 수 있습니다.

여기에서 과학자 팀은 소행성 류구의 여러 조각을 분석하고 그 안에 풍부한 아미노산을 계산했습니다. 입자 내의 풍부한 광물상은 이전에 다른 간행물에서 보고되었으며, 이는 풍부한 아미노산과 미네랄 간의 비교를 허용했습니다. 하나의 입자(A0022)는 디메틸글리신(DMG)이라고 불리는 외계 물질에서 흔하지 않은 아미노산을 다량 함유하고 있는 반면, 다른 입자(C0008)는 이 아미노산을 검출 한계 이상으로 포함하지 않는 것으로 밝혀졌습니다. 한편, 아미노산 글리신의 존재비는 A0022에서 C0008에 비해 낮은 것으로 나타났으며, β-Alanine의 존재비는 반대 경향을 보였다. 따라서, 글리신에 대한 β-알라닌의 비율은 C0008보다 A0022에서 더 높았다. 이 비율은 이전에 미행성에서 작동하는 수성 변화의 정도를 나타내는 것으로 나타났습니다. 따라서 A0022에서 더 높은 수준의 수성 변화와 관련된 일부 반응이 C0008과 비교하여 이 입자에서 DMG의 풍부함을 설명할 수 있다고 가정했습니다.

이와 같이, 어떤 반응이 Ryugu 입자 사이에 다른 아미노산 풍부도를 야기할 수 있는지에 대한 추가 증거가 있는지 알아보기 위해 광물상을 조사했습니다. 탄산염, 마그네타이트 및 Fe-황화물을 포함하는 2차 광물(수성 변질 후 형성됨)의 풍부함이 C0008보다 A0022에서 더 높은 것으로 밝혀졌다. 특히 탄산염이 풍부하다는 것은 C0008에 비해 A0022가 변경된 미행성 영역 내에서 더 많은 양의 CO 또는 CO2를 가리킨다. β-알라닌 대 글리신 비율의 더 강렬한 수성 변화에 대한 증거와 함께, 이것은 일반적으로 C0008보다 A0022의 전구체에 더 많은 얼음이 존재할 수 있음을 나타냅니다.

인간에게 중요한 영양소인 DMG를 상업적으로 생산하는 한 가지 방법은 Eschweiler-Clarke 반응을 통해서입니다. 이 반응은 물에서 글리신과 포름산 및 포름알데히드의 상호 작용을 필요로 하며 또한 CO를 생성합니다.₂. 글리신, 포름알데히드 및 ​​포름산은 모두 혜성에서 발견되므로 소행성의 미행성 전구체에 존재할 것으로 예상됩니다. 따라서 A0022의 전구체 내에서 수성 변화 중에 Eschweiler-Clarke 반응이 발생하면 C0008에 비해 이 입자에서 높은 수준의 DMG와 낮은 글리신 함량을 설명할 수 있습니다. 또한, CO₂ A0022에서 탄산염 형성에 추가로 기여했을 수 있습니다.

전반적으로 연구 결과는 미행성체의 수성 변화 동안 존재하는 조건의 약간의 차이가 아미노산의 최종 풍부도에 큰 영향을 미칠 수 있음을 나타냅니다. 일부 아미노산은 파괴될 수 있고 다른 아미노산은 생성될 수 있으며 이는 다시 지구상의 생명 기원에서 아미노산의 이용 가능성에 영향을 미칩니다.

출처: https://www.sciencedaily.com/releases/2023/04/230405090430.htm