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Sep 02, 2023

研究はアミノ酸の宇宙開発に新たな光を当てる

Washington [USA], 29 maggio (ANI): Gli scienziati utilizzano modelli computerizzati di modelli biologici

ワシントン[米国]、5月29日(ANI):科学者たちは、地球上の生命の起源を理解するために、隕石に含まれる生物学的成分のコンピューターモデルを使用しています。

地球上のすべての生物学的アミノ酸はもっぱら左手型で出現しますが、この観察の根底にある理由はとらえどころがありません。 最近、日本の科学者たちは、この非対称性の宇宙起源に関する新たな手がかりを発見しました。 マーチソン隕石で見つかったアミノ酸の光学的特性に基づいて、彼らは物理学に基づいたシミュレーションを実施し、生物学的アミノ酸の前駆体が銀河進化の初期段階でアミノ酸のキラリティーを決定した可能性があることを明らかにした。

マーチソン隕石は、1969年にオーストラリアのビクトリア州マーチソン近郊に落下した隕石です。 この隕石は、地球以前の太陽系の既知の最古の残骸の 1 つであり、宇宙の他の場所に炭素分子が存在することを確認する上で極めて重要な役割を果たしました。

自分の手を見てみると、お互いの鏡像であることがわかります。 ただし、片手を裏返したり回転させたりしようとどれだけ頑張っても、もう一方の手を完全に重ねることはできません。 多くの分子は「キラリティー」と呼ばれる同様の特性を持っています。これは、分子の「左巻き」(L) バージョンをその「右巻き」(D) の鏡像バージョンに重ねることができないことを意味します。 「エナンチオマー」と呼ばれるキラル分子の両方のバージョンは同じ化学式を持っていますが、それらが他の分子、特に他のキラル分子と相互作用する方法は非常に異なる場合があります。

興味深いことに、私たちが知っている生命の起源をめぐる多くの謎の 1 つは、キラリティーに関係しています。 タンパク質の構成要素である生物学的アミノ酸 (AA) は、地球上では 2 つの可能な鏡像異性体のうちの 1 つ、つまり L 体でしか出現しないことが判明しました。 ただし、AA を人工的に合成すると、L 型と D 型の両方が同量生成されます。 これは、過去のある時点で、L-AA がヘテロキラル世界を支配するようになったに違いないことを示唆しています。 この現象は「カイラル対称性の破れ」として知られています。

このような状況を背景に、筑波大学の庄司光夫助教率いる研究チームは、この謎を解明することを目的とした研究を実施した。 The Journal of Physical Chemistry Letters に掲載された論文で説明されているように、研究チームは、地球上の AA のホモキラリティーの宇宙起源を裏付ける証拠を見つけるとともに、これまでの理解における矛盾や矛盾を解明しようと努めました。

「ホモキラリティが宇宙で生まれた可能性があるという考えは、1969 年にオーストラリアに落下したマーチソン隕石から AA が発見された後に示唆されました」と庄司博士は説明します。 興味深いことに、この隕石から得られたサンプルでは、​​それぞれの L 鏡像異性体が対応する D 鏡像異性体よりも多く存在していました。 これについての一般的な説明の 1 つは、この非対称性が銀河の星形成領域の紫外線円偏光 (CPL) によって引き起こされたことを示唆しています。 科学者らは、この種の放射線が実際に、十分な時間があれば、D-AA よりも L-AA の生成に有利な非対称光化学反応を誘発する可能性があることを検証しました。 しかし、AA イソバリン (イソバリンはマーチソン隕石によって地球に運ばれた希少なアミノ酸) の吸収特性は他の AA の吸収特性と逆であり、UV に基づく説明だけでは不十分であるか、不正確であることを意味します。

このような背景に対して、庄司博士のチームは別の仮説を追求しました。 彼らは、遠紫外放射の代わりに、キラル非対称性が実際、初期の天の川銀河に浸透した水素原子のスペクトル線であるCPライマン-a(Lya)輝線によって特異的に引き起こされたのではないかと仮説を立てた。 さらに、研究者らは、AA の光反応のみに焦点を当てるのではなく、AA の前駆体、つまりアミノプロパナール (AP) とアミノニトリル (AN) からキラル不斉が始まる可能性を調査しました。

研究チームは量子力学的計算を通じて、ストレッカー合成に採用された化学経路に沿ってAAを生成するLya誘導反応を分析した。 次に彼らは、プロセスの各段階における AA、AP、および AN の L-対 D-エナンチオマーの比率に注目しました。

その結果、AN の L 鏡像異性体は右回り CP (R-CP) Lya 照射下で優先的に形成され、その鏡像異性体比は対応する AA の鏡像異性体比と一致することが示されました。 「総合すると、私たちの発見は、ANがホモキラリティの起源の根底にあることを示唆しています」と庄司博士は述べています。 「より具体的には、AN前駆体にR-CP Lya放射線を照射すると、L-エナンチオマーの比率が高くなります。その後のL-AAの優勢は、水分子と熱によって誘発される反応によって可能です。」

したがって、この研究は私たち自身の生化学の複雑な歴史の理解に一歩近づくことになります。 研究チームは、その発見を検証するために、小惑星や彗星からの将来のサンプルに対してANに焦点を当てたさらなる研究を実施する必要があると強調している。 「糖や核酸塩基に関連するANやその他のプレバイオティクス分子のさらなる分析と理論的研究は、分子の化学進化、ひいては生命の起源についての新たな洞察を提供するだろう」と、庄司氏は楽観的に結論づけた。 (アニ)

このレポートは、ANI ニュース サービスから自動生成されます。 ThePrint はその内容について一切の責任を負いません。

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