慕尼黑路德维希·马西米兰大学 生命早期的有机分子可能是在这样的环境中形成的
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信用:奥利弗·特拉普 有机分子构成了生命进化的基础
但是无机前驱物是如何产生它们的呢？LMU化学家奥利佛·特拉普现在报道了一种反应途径，其中矿物质在无水的情况下催化糖的形成
40多亿年前，地球远非后来的蓝色星球
在那时，它刚刚开始冷却，在这个过程中，我们脚下越来越深的同心结构带形成了
早期的地球由火山活动主导，大气由二氧化碳、氮、甲烷、氨、硫化氢和水蒸气组成
在这种绝对不适宜居住的环境中，生命的基石形成了
那么这是怎么发生的呢？ 研究人员对这个问题困惑了几十年
第一次突破是在1953年，由两位化学家斯坦利·米勒和哈罗德·C
尤里，在芝加哥大学
在他们的实验中，他们模拟了包含上述气体的封闭反应系统中原始地球的大气
一个微型“海洋”被加热以提供水蒸气，放电通过该系统来模拟闪电的效果
米勒和尤里在分析这些条件下产生的化学物质时，检测到了氨基酸——蛋白质的基本成分——以及许多其他有机酸
现在已经知道，这些实验中使用的条件并没有反映出早期地球上普遍存在的条件
然而，米勒-尤里实验开创了益生元化学进化的领域
然而，它没有揭示所有生物细胞中发现的其他种类的分子——如糖、脂肪和核酸——是如何产生的
然而，这些化合物是导致第一个细菌和随后产生氧气的光合蓝细菌的过程中不可或缺的成分
这就是为什么LMU大学的有机化学教授奥利弗·特拉普决定将他的研究重点放在这些物质的益生元合成上
从甲醛到糖 从较小的前体到糖的合成路线的故事可以追溯到米勒-尤里实验之前近一个世纪
1861年，俄罗斯化学家亚历山大·布特勒洛夫证明甲醛可以通过所谓的甲醛反应生成各种糖
米勒和尤里事实上在他们的实验中发现了甲酸，它可以很容易地被还原成甲醛
布特勒洛夫还发现许多金属氧化物和氢氧化物促进了甲酰化反应，包括钙、钡、铊和铅的氧化物和氢氧化物
值得注意的是，钙在地球表面上和表面下都很丰富
然而，糖可能是通过甲酰化反应产生的假设遇到了两个困难
“经典的”formose反应产生了多种化合物的混合物，并且它只发生在水介质中
这些要求与在陨石中检测到糖的事实不符
因此，特拉普与LMU和海德堡马克斯·普朗克天文研究所的同事们一起，决定探索甲醛是否会在固相体系中产生糖类
为了模拟固体矿物所受的机械力，所有的反应成分都在球磨机中混合——在没有溶剂的情况下，但是加入足够的甲醛以饱和粉末状固体 事实上，观察到了甲酰化反应，并发现了几种不同的矿物质对其进行催化
甲醛被吸附在固体颗粒上，相互作用导致甲醛二聚体(乙醇酸)和核糖(核糖)的形成，核糖是核糖核酸(核糖核酸)的重要组成部分，是一种5碳糖
核糖核酸被认为先于脱氧核糖核酸融合，它在许多病毒中充当遗传信息的储存库，并为所有细胞生物的蛋白质合成提供模板
实验中还获得了更复杂的糖，以及一些副产品，如乳酸和甲醇
“我们的结果为固态糖的形成提供了一个合理的解释，即使是在没有水的外星环境下，”特拉普说
正如特拉普所肯定的那样，它们也引发了新的问题，这些问题可能指向我们所知的生命基本组成部分的新的和意想不到的益生元途径
“我们相信，这些新见解将为益生元、化学进化的研究开辟全新的视角，”他说
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