外生生物学

泰坦 上的另一种益生元化学,没有水或氧气?

聚亚胺是存在于土卫六表面的分子,其功能类似于陆地蛋白。它们是其他益生元化学的基础吗?

马丁·蒂诺(Martin Tiano)
泰坦的表面

益生元化学已将研究生命的最初组成部分的外观设定为任务:氨基酸,糖,核苷……化学家认为这类化合物出现的条件通常是原始地球的条件,热且富含液态水。然而,卡西尼-惠更斯号任务对土星月亮土卫六的研究为其他益生元分子的出现提供了不同的途径。其环境的特征是低温,河流和甲烷和乙烷组成的降水。在2015年,研究人员证明了在这些烃中可以形成稳定的膜,从而预先形成细胞壁。现在,由马丁·拉姆(Martin Rahm)领导的美国康奈尔大学(Cornell University)的一个团队表明,可能在土卫六(Titan)上大量存在的类似聚亚胺的分子可能起着与地球上的生物分子相似的作用。

聚亚胺是基本单位是氢氰酸HCN的聚合物,普遍存在于宇宙中。来自卡西尼号飞行任务的数据证实了泰坦大气层中存在这种化合物,但地面上也没有这种化合物。另一方面,Huyghens着陆器的分光镜检测到了接近HCN的其他化合物的特征,这些特征可能对应于多亚胺。

这些聚合物采用许多三维构型,他们的马丁·拉姆(Martin Rahm)团队使用量子计算方法DFT研究了稳定性和电子性质。密度泛函理论),其在类似尺寸的化学系统上的可靠性得到了普遍认可。

根据这项研究,发现聚亚胺的非凡构型是螺旋,波状或什至能够堆叠和形成薄片的平面结构,这要归功于它们的巨大灵活性和不同容量单元通过低能键连接在一起,低能键与DNA两条链之间或蛋白质的核心存在的类型相同。

但是,在地球上,这些结构是不存在的:实际上,热搅拌会导致聚亚胺的永久分解,而水分子会破坏这些分子之间的弱键。相反,在土星的月球上,-100至-200°C的温度与此空间组织相容,并且其表面上的液态烃不太可能破坏这些内部联系的稳定性。

更仔细地研究,发现其中一些构型的电子性质与蛋白质相似。因此,其螺距代表六个单位氢氰酸的螺旋线揭示了具有“氧阴离子孔”所有特征的区域,氧阴离子孔是许多地球酶的活性部位。最值得注意的是,这些平面形状吸收的光与到达土卫六表面的波长相同,从而允许将电磁能转换为化学能,就像光合作用的地球系统一样。

这组作者说,如果仍然高度假设基于聚亚胺的泰坦生物的存在,那么这项研究表明,另一种复杂的可能是益生元的化学物质正在冷行星系统中起作用。乍看之下是无菌的。

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