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来自太空的脆弱糖分,如何与地球矿物互相“搭救”?

生命究竟是如何从水、矿物质与含碳分子构成的“原始汤”中诞生的?据科学杂志《鹦鹉螺》(Nautilus)刊载的一项发表在《科学报告》(Scientific Reports)上的新研究,科研团队在探索生命起源化学过程时,发现了一个格外巧妙的相互保护机制。在现代生物中,RNA 承担着储存和使用遗传信息的关键功能,被认为在生命起源及早期演化中至关重要。然而,RNA 的分子骨架中含有一种脆弱的糖——核糖(ribose)。核糖并不容易稳定存在,一旦受热就极易分解成褐色黏稠物,就像加热蔗糖会变成焦糖一样。

以往实验表明,元素硼(以硼酸盐的形式)能够与核糖结合,帮助防止其分解。不过,以往许多实验依赖的是经过提纯的高浓度化学原料,而真实的自然环境要复杂得多。研究人员为了还原更真实的远古环境,参考了古老岩石与矿物,并研究了与生命起源环境相似的现代地貌——位于印度喜马拉雅山高处的普加(Puga)地热温泉。普加泉水中富含硼,地面甚至结成了踩上去像雪一样嘎吱作响的硼酸盐硬壳。但正因为含硼矿物在水中的溶解度通常很差,极易沉淀结晶,导致水中真正处于溶解状态、可供化学反应使用的硼浓度其实很低。

那么,在生命诞生前的古代环境中,高浓度的溶解硼究竟是如何存在的?这项使用包括普加硼酸盐结壳等真实矿物开展的新研究揭示:核糖本身或许就是答案。研究发现,核糖不仅能促进硼酸盐矿物的溶解,还能抑制固体颗粒的形成,让更多硼保持在溶解状态以参与化学反应;而溶解的硼酸盐又反过来保护核糖免于分解。这种双向机制令人着迷:原本脆弱的糖分子与周围的矿物质并非单向依赖,而是形成了一种“核糖帮助硼溶解、硼酸盐保护核糖存留”的互助关系,为理解生命最重要分子的骨架如何在早期地球上幸存并发展提供了全新视角。

王叔喝豆浆
王叔喝豆浆1级 楼主
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