氨基酸酯缩合(氨基酸的化学反应)

#生命的基石之一可以在太空中形成# 肽是最小的生物分子之一，是生命的关键组成部分之一。新的研究表明，它们可以在太空中的冰颗粒表面形成。这一发现证实了这样一种观点，即流星体、小行星或彗星可能通过撞击地球并提供生物积木而给地球上的生命一个开端。
肽是氨基酸的短链，而氨基酸是蛋白质的组成部分。当肽链连接在一起时，它们被称为多肽。长度超过50的多肽链就是蛋白质。有时缩氨酸被称为蛋白质的近亲。蛋白质是较大的生物分子，具有许多重要的生物作用，因此没有肽就没有蛋白质和生命。人体内的每个细胞和组织都含有缩氨酸。
埃米尔·费舍尔早在20世纪初就发现了肽和肽键。他获得了1902年诺贝尔化学奖。Fischer认为，总有一天科学家可以利用肽科学来合成蛋白质。现在我们生活在一个不断发现和合成肽的时代，导致了80多种新疗法，治疗各种疾病。肽是关键的，它们的用途广泛。他们的发现帮助我们进入了一个时代，这个时代标志着我们对生物过程的理解出现了突破。
他们在太空中的发现可能会对理解生命的起源起到同样的作用。
肽一定起源于某个地方。近年来，研究人员在太空中发现了氨基酸等其他构成元素。天文学家在坠落到地球的陨石中发现了氨基酸，他们还在一颗彗星中发现了甘氨酸以及铵盐和脂肪族化合物。现在看来，我们可以把缩氨酸添加到自然存在于太空中的有机构件列表中。
如果这项新研究是准确的，太空中的自然过程可以产生基本的生物积木。这表明生命出现的可能性是广泛的，任何肥沃的行星或卫星都可能被播种了这些基石。
这项研究来自耶拿大学和马克斯·普朗克天文研究所的科学家。论文题目是“通过碳原子的缩合在空间中生成缩氨酸的途径”。主要作者是塞尔日·克拉斯诺库茨基(Serge Krasnokutski)，这篇论文发表在《自然天文学》杂志上。
在他们的论文中，研究人员指出，复杂的分子存在于星际介质(ISM)中。之前的研究人员已经在实验室模拟了ISM的条件，并产生了相同的复杂分子。但这类研究是有局限性的。他们解释说:“然而，到目前为止，只有相对较小的生物分子被证明在典型的空间条件下形成。”
这项研究的重点是灰尘颗粒的结冰表面，特别是碳或硅酸盐原子，它们存在于巨大的分子云(gmc)中。如果我们减去gmc中主要的氢和氦的数量，这些原子构成gmc中剩余质量的一半。碳原子和硅酸盐原子聚集在一起，形成直径不到百万分之一米的砾岩。它们在gmc中的位置至关重要，因为恒星，乃至行星，都是由gmc中的物质形成的。这是肽与地球或其他地方的生命之间潜在联系的开始。
这个发现很大程度上依赖于主要作者Serge Krasnokutski的科学努力。他对碳原子的化学性质很感兴趣，尤其是在太空中发现的冷碳原子。克拉斯诺库茨基开发了一种生产冷碳原子的方法，并获得了专利，这种方法可以在实验室中复制空间条件。现在世界各地的实验室都在使用这种方法。
2020年，Krasnokutski发表的研究结果显示，在冷碳原子的帮助下，甘氨酸(最简单的氨基酸)可以在尘埃颗粒的表面形成。他证明这些化学反应不需要紫外线光子作为能量来源。
找到答案的唯一方法就是设计并进行正确的实验。研究小组需要复制太空中冷碳原子的关键条件。他们使用了一种之前由耶拿大学MPIA实验室天体物理学小组开发的方法。该方法以超高真空(UHV)室为中心，可以产生ISM分子云中的真空。
在特高压内，研究人员模拟了冰尘颗粒的表面，并在其表面沉积了原子和分子。他们发现氨酮是在冷的表面形成的。氨基酮是甘氨酸的前体，甘氨酸是最简单的氨基酸。他们还发现了肽带的证据，肽带是一种化学键，在肽短链和蛋白质长链中将氨基酸连接在一起。
当研究小组将样本加热到分子云内部温度以上时，这些肽带才会出现。因此，当一颗新恒星形成时，或者当尘埃颗粒沉积在一颗恒星的宜居带的行星表面时，它们可能会自然发生。新闻稿总结说:“低温化学形成氨基酮和预热让氨基酮分子结合形成肽可以在星际尘埃颗粒上创造肽。”
研究小组已经发现了一种形成肽的新途径。它比其他途径需要更少的能量，这意味着它可以在寒冷的外太空自然发生。它还需要C原子、一氧化碳和氨，这是ISM中最丰富的分子种类。
碳是这一切的中心，就像它在所有生命中一样。单碳原子引发了丰富多样的化学反应。即使在外太空发现的条件下，这种化学物质对生命出现的需求也比以前认为的要大得多。