소식

Sep 02, 2023

연구는 아미노산의 우주적 발달에 대한 새로운 시각을 제시합니다

워싱턴 [미국], 5월 29일(ANI): 과학자들은 생물학의 컴퓨터 모델을 사용합니다.

워싱턴 [미국], 5월 29일(ANI): 과학자들은 지구 생명의 기원을 이해하는 데 도움을 주기 위해 운석에서 발견된 생물학적 구성 요소의 컴퓨터 모델을 사용합니다.

지구상의 모든 생물학적 아미노산은 독점적으로 왼손잡이 형태로 나타나지만 이러한 관찰의 근거가 되는 이유는 파악하기 어렵습니다. 최근 일본의 과학자들은 이러한 비대칭성의 우주적 기원에 대한 새로운 단서를 발견했습니다. 머치슨 운석에서 발견된 아미노산의 광학적 특성을 바탕으로 물리학 기반 시뮬레이션을 수행한 결과 생물학적 아미노산의 전구체가 은하 진화의 초기 단계에서 아미노산 키랄성을 결정했을 수 있음이 밝혀졌습니다.

머치슨 운석(Murchison meteorite)은 1969년 호주 빅토리아주 머치슨 근처에 떨어진 운석이다. 지구 이전 태양계의 가장 오래된 잔해 중 하나인 이 운석은 우주의 다른 곳에 탄소 분자의 존재를 확인하는 데 중추적인 역할을 했습니다.

손을 보면 서로 거울상이라는 것을 알 수 있습니다. 그러나 한 손을 아무리 뒤집고 회전시키려고 해도 다른 손 위에 완벽하게 겹쳐 놓을 수는 없습니다. 많은 분자에는 "키랄성"이라는 유사한 특성이 있습니다. 이는 분자의 "왼손잡이"(L) 버전이 "오른손잡이"(D) 거울 이미지 버전에 겹쳐질 수 없음을 의미합니다. "거울상이성질체"라고 불리는 키랄 분자의 두 버전 모두 동일한 화학식을 가지더라도 다른 분자, 특히 다른 키랄 분자와 상호 작용하는 방식은 엄청나게 다를 수 있습니다.

흥미롭게도, 우리가 알고 있는 생명의 기원을 둘러싼 많은 미스터리 중 하나는 키랄성과 관련이 있습니다. 지구상에서 단백질의 구성 요소인 생물학적 아미노산(AA)은 두 가지 가능한 거울상 이성질체 형태 중 하나, 즉 L 형태로만 나타나는 것으로 나타났습니다. 그러나 AA를 인위적으로 합성하면 L형과 D형이 모두 같은 양으로 생성됩니다. 이는 과거의 어느 초기 시점에 L-AA가 이종 키랄 세계를 지배하게 되었음을 암시합니다. 이 현상을 "키랄 대칭 파괴"라고 합니다.

이러한 배경에서 일본 쓰쿠바 대학의 쇼지 미츠오(Mitsuo Shoji) 조교수가 이끄는 연구팀은 이 미스터리를 풀기 위한 연구를 수행했습니다. The Journal of Physical Chemistry Letters에 발표된 논문에서 설명된 바와 같이, 연구팀은 지구상의 AA 동질 카이랄성의 우주적 기원을 뒷받침하는 증거를 찾고, 이전 이해에서 일부 불일치와 모순을 해결하려고 노력했습니다.

Shoji 박사는 “동질키성이 우주에서 유래했을 수 있다는 생각은 1969년 호주에 떨어진 머치슨 운석에서 AA가 발견된 이후 제시되었습니다.”라고 설명합니다. 흥미롭게도 이 운석에서 얻은 샘플에서는 각 L-거울상 이성질체가 D-거울상 이성질체보다 더 널리 퍼져 있었습니다. 이에 대한 대중적인 설명 중 하나는 비대칭이 우리 은하의 별 형성 영역에서 자외선 원편광(CPL)에 의해 유발되었다는 것입니다. 과학자들은 이러한 유형의 방사선이 실제로 충분한 시간이 주어지면 D-AA보다 L-AA 생성을 선호하는 비대칭 광화학 반응을 유도할 수 있음을 확인했습니다. 그러나 AA 이소발린(이소발린은 머치슨 운석에 의해 지구로 운반되는 희귀 아미노산)의 흡수 특성은 다른 AA의 흡수 특성과 반대입니다. 즉, UV 기반 설명만으로는 불충분하거나 부정확합니다.

이러한 배경에서 Shoji 박사 팀은 또 다른 가설을 추구했습니다. 원적외선 복사 대신에 그들은 키랄 비대칭이 실제로 초기 은하수에 침투한 수소 원자의 스펙트럼 선인 CP Lyman-a(Lya) 방출선에 의해 특별히 유도되었다고 가정했습니다. 더욱이 연구진은 AA의 광반응에만 초점을 맞추는 대신 AA의 전구체, 즉 아미노 프로판알(AP)과 아미노 니트릴(AN)에서 시작되는 키랄 비대칭의 가능성을 조사했습니다.