据一组科学家说，地球上生命的潜在前体来自各种复杂的混合物，他们说这可以指出对于形成地球上生命起源的遗传分子至关重要的构建模块的发展。
遗传分子提供了存储和复制信息的能力，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的。本周发表在“ 科学报告 ”杂志上的新发现表明，答案可能始于氮杂环，环状分子被认为在年轻地球和太阳系的其他地方很常见。几种类型的杂环充当DNA和RNA的核碱基或亚基，这是我们所知道的生命所使用的遗传分子。
“研究生命起源的挑战之一是破译哪些反应是关键步骤，”宾夕法尼亚州立大学地球科学教授Christopher House说。“我们在这里的工作确定了这些分子可能并将采取的最可能的后续步骤。”
一组研究人员发现，在一系列试验中，氮杂环可能成为生命的基石，这些试验产生了复杂的化学混合物，如可能通过雷击穿过早期地球大气层产生的那些。即使在研究中大气成分发生变化时，数十种不同的杂环也产生相似的原始遗传前体。
“真正令人惊讶的是，许多不同的这种环状分子被发现具有反应性，无论我们使用何种模拟气氛，它们都会形成相同的下一步，”House说，他还兼任宾夕法尼亚州立大学天体生物学研究中心主任。美国宇航局宾夕法尼亚州空间格兰特联盟。
结果支持一个假设，即简单的遗传结构可以早于DNA和RNA的形成，并表明类似的益生元反应可能发生在太阳系的其他地方。
与之前在孤立条件下探索类似反应的研究不同，该团队使用有机复杂的混合物，更好地模拟早期的地球化学，而不知道反应是否代表生命或死路的建设性步骤。
研究人员说，在这项研究中，杂环化合物在复杂的混合物中反应形成化学反应性侧链，这种结构将杂环连接在一起，促进更复杂分子的形成。
这些修饰的杂环可以作为肽核酸(PNA)的亚基，所提出的RNA前体。它们在不同的大气条件下如此容易形成，这支持了PNA可能在益生元地球上形成的理论。
博伊西州立大学化学助理教授Mike Callahan说：“我们的研究结果暗示了PNA在早期地球上的可能性，因为我们观察到它的某些成分具有许多强大的合成途径。”
这些发现也对其他世界的类似遗传前体产生了影响。
“有机物与杂环反应并形成这些侧链也已在星际介质，彗星甚至泰坦的大气层中被识别出来，”Laura Rodriguez说道，他是宾夕法尼亚州立大学研究地球科学的博士生。“由于在广泛的条件下复杂混合物中的反应很强，我们的结果可能会对地球以外的PNA形成产生影响。”
高级研究科学家凯伦史密斯和博伊西州的研究生梅丽莎罗伯茨也参与了这项研究。