รหัสพันธุกรรมครบชุดในอุกกาบาต
ภาพตามแนวคิดว่าอุกกาบาตนำพานิวคลีโอเบสมาที่โลกยุคโบราณ นิวคลีโอเบสแสดงเป็นโครงสร้างโมเลกุลซึ่งอะตอมไฮโดรเจนเป็นทรงกลมสีขาว, คาร์บอนสีดำ, ไนโตรเจนสีฟ้า และออกซิเจนสีแดง
นักวิทยาศาสตร์รายงานใน Nature Communications วันที่ 26 เมษายนว่า หินอวกาศที่ตกลงบนโลกในช่วงร้อยปีหลังนี้มีเบส 5 ชนิดที่เก็บข้อมูลในสารพันธุกรรมดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอ ในขณะที่ดีเอ็นเอ/อาร์เอ็นเอไม่น่าจะก่อตัวขึ้นในอุกกาบาตได้ แต่การค้นพบนี้ก็แสดงว่าชิ้นส่วนทางพันธุกรรมเหล่านี้มีอยู่พร้อมนำส่งและอาจช่วยในการพัฒนาโมเลกุลคำสั่งบนโลกยุคต้น
นิวคลีโอเบส(nucleobase) เหล่านั้นแบ่งได้เป็นสองกลุ่ม คือ เพียวรีน(purine) ได้แก่ อะดีนีน(adenine; A)และกัวนีน(guanine; G) และพิริมิดีน(pyrimidine) ได้แก่ ไซโตซีน(cytosine; C), ไธมีน(thymine; T) และยูราซิล(uracil; U) เมื่อรวมกับ “กระดูกสันหลัง” ที่เป็นน้ำตาล(ในกรณี ดีเอ็นเอเป็นน้ำตาลดีออกซีไรโบส ส่วนอาร์เอ็นเอเป็นน้ำตาลไรโบส) และฟอสเฟต จะเป็นรหัสพันธุกรรมสำหรับสิ่งมีชีวิตทั้งหมดบนโลก ไม่ว่าองค์ประกอบพื้นฐานสำหรับชีวิตเหล่านี้มาจากอวกาศ หรือก่อตัวขึ้นในบ่อน้ำอุ่นจากสารเคมีบนโลก ก็ยังคงไม่ทราบ แต่การค้นพบใหม่ได้เพิ่มหลักฐานที่บอกว่าสารตั้งต้นสำหรับชีวิตเดิมมาจากอวกาศ นักวิจัยบอก
นิวคลีโอเบส(nucleobase) แบ่งได้เป็นสองกลุ่มคือ เพียวรีน(purine) ได้แก่ อดีนีน(adenine; A) และกัวนีน(guanine; G) ส่วน พิริมิดีน(pyrimidine) ได้แก่ ไซโตซีน(cytosine; C), ไธมีน(Thymine; T) และ ยูราซิล(uracil; U) ลำดับเบสเหล่านี้สร้างเป็นสารพันธุกรรม
นักวิทยาศาสตร์ได้ตรวจพบเพียวรีน(A G) ซึ่งประกอบด้วยโมเลกุลหกเหลี่ยมที่เกาะอยู่กับโมเลกุลห้าเหลี่ยม(Imidazole) และสารประกอบอินทรีย์อื่นๆ ในอุกกาบาตมาตั้งแต่ทศวรรษ 1960 นักวิจัยยังได้เห็นร่องรอยของยูราซิล แต่ยังคงไม่พบพิริมิดีน(ไซโตซีนและไธมีน) มีโครงสร้างขนาดเล็กกว่า โดยมีเพียงโมเลกุลหกเหลี่ยมเท่านั้น
จนกระทั่งบัดนี้ เราได้ชุดเบสทั้งหมดที่พบในดีเอ็นเอและอาร์เอ็นเอสิ่งมีชีวิตบนโลกจนครบแล้ว และพวกมันก็อยู่ในอุกกาบาต Daniel Glavin นักดาราศาสตร์เคมี ที่ศูนย์การบินอวกาศกอดดาร์ดในกรีนเบลท์ มารีแลนด์ กล่าว
เมื่อไม่กี่ปีก่อน Yasuhiro Oba นักธรณีเคมีจากมหาวิทยาลัยฮอกไกโดในซัปโปโร ญี่ปุ่น และเพื่อนร่วมงานได้สร้างสรรค์เทคนิคที่จะสกัดและแยกสารประกอบเคมีต่างๆ อย่างนุ่มนวล จากฝุ่นอุกกาบาตที่ละลายและจากนั้นก็วิเคราะห์ วิธีการตรวจจับของเรามีความไวมากกว่าที่เคยปรับใช้ในการศึกษาก่อนหน้านี้หลายสิบเท่า Oba กล่าว เมื่อสามปีก่อน นักวิจัยใช้เทคนิคเดียวกันเพื่อค้นพบไรโบส น้ำตาลที่จำเป็นต่อชีวิต ในอุกกาบาตที่อุดมด้วยคาร์บอน(carbonaceous meteorite) สามก้อน
ภาพอธิบายโครงสร้างดีเอ็นเอ(deoxyribonucleic acid) และอาร์เอ็นเอ(ribonucleic acid) ในรายละเอียด โดยจะมีความแตกต่างที่ RNA เป็น เกลียวสายเดียว(single strand) และ น้ำตาลที่มีเป็นน้ำตาลไรโบส เบสพิริมิดีนเป็น ยูราซิล ในขณะที่ DNA เป็น double helix ที่หมุนเป็นเกลียวคล้ายบันไดวน ส่วนน้ำตาลเป็น ดีออกซิไรโบส เบสพิริมิดีน เปลี่ยนจากยูราซิล เป็นไธมีน
ในการศึกษาใหม่ Oba และเพื่อนร่วมงานร่วมมือกับนักดาราศาสตร์เคมีที่นาซา เพื่อวิเคราะห์ตัวอย่างหนึ่งในสามก้อนเดิม และเพิ่มเติมอีกสามก้อนใหม่ เพื่อมองหาองค์ประกอบที่จำเป็นอย่างยิ่งต่อสิ่งมีชีวิตชนิดอื่น คือ นิวคลีโอเบส นักวิจัยคิดว่าเทคนิคการสกัดที่นุ่มนวลมากขึ้น ซึ่งใช้น้ำเย็นกับอุลตราโซนิกแทนที่จะเป็นกรดฟอร์มิคร้อนตามปกติ จะรักษาโมเลกุลให้ไม่บุบสลาย เราใช้ความพยายามในการสกัดนิวคลีโอเบสที่บอบบางมากๆ เหล่านี้ Glavin กล่าว วิธีการสกัดเหมือนเป็นการสกัดเย็น แทนที่จะทำแบบชาร้อน นอกจากนี้ยังใช้วิธีวิเคราะห์ที่ไวขึ้นกว่าเดิม
ด้วยเทคนิคนี้ Glavin, Oba และเพื่อนร่วมงานได้ตรวจสอบปริมาณของเบสและสารประกอบอื่นๆ ที่มีความเกี่ยวข้องกับชีวิตในตัวอย่างจากอุกกาบาต 4 ชนิดที่ตกลงบนโลกเมื่อหลายทศวรรษก่อน ในออสเตรเลีย(อุกกาบาตเมอร์ชิสัน), เคนตักกี้(อุกกาบาตเมอร์เรย์) และบริติชโคลัมเบีย(อุกกาบาตทากิชเลค) จากทั้งสี่ตัวอย่างทีมได้พบและตรวจสอบอดีนีน, กัวนีน, ไซโตซีน, ยูราซิล และไธมีน และยังพบสารประกอบอีกมากมายที่เกี่ยวข้องกับเบสเหล่านี้ และมีกรดอะมิโนอีกสองสามชนิด เราได้พบนิวคลีโอเบสพิริมิดีนที่หลากหลายและไอโซเมอร์โครงสร้างของพวกมันจากสารสกัดของเมอร์ชิสันทั้ง 2 ตัวอย่าง ซึ่งเกือบทั้งหมดไม่เคยพบมาก่อนในอุกกาบาตเลย ทีมเขียนไว้ในรายงาน
การศึกษายังได้จำลองสภาวะในอวกาศสังเคราะห์เพียวรีนและพิริมิดีนขึ้นมาได้ ได้ให้หลักฐานเพิ่มเติมว่าปฏิกิริยาเคมีในดาวเคราะห์น้อยสามารถสร้างองค์ประกอบของชีวิตขึ้นมาได้บางส่วน ซึ่งอาจนำส่งมาสู่โลกโบราณโดยการชนของอุกกาบาตหรือกระทั่งเป็นฝุ่นตกลงมา
โครงสร้างของดีเอ็นเอ ประกอบด้วย 3 ส่วนหลักคือ น้ำตาลดีออกซิไรโบส, หมู่ฟอสเฟต และนิวคลีโอเบส
เป็นปริศนามานานแล้วว่า เพราะเหตุใดจึงพบเฉพาะเพียวริน ในอุกกาบาตโดยไม่มีพิริมิดีนเลย การทดลองในห้องทดลองจำลองสภาวะในห้วงอวกาศบอกว่าทั้งสองชนิดสามารถก่อตัวขึ้นได้ในปฏิกิริยาเคมีที่เหนี่ยวนำด้วยแสงภายในเมฆโมเลกุล นอกจากนี้ปฏิกิริยาเคมีลักษณะนั้นยังสามารถเกิดได้โดยตรงภายในหินอวกาศด้วย
Oba กล่าวว่า ในเมื่อสามารถสังเคราะห์เพียวรีนและพิริมิดีนได้ในสภาพแวดล้อมนอกโลก ใครๆ ก็คาดว่าน่าจะพบโมเลกุลอินทรีย์ที่มีความหลากหลายอย่างมากในอุกกาบาต ส่วนสาเหตุที่ไม่พบพิริมิดีนในการวิเคราะห์ก่อนหน้านี้ Oba บอกว่าน่าจะเป็นเพราะโครงสร้างที่ละเอียดอ่อนของพวกมัน ในขณะที่เพียวรินมีวงแหวนห้าเหลี่ยม-imadizole เมื่อพบไอมิดาโซลและโมเลกุลคล้ายๆ กันได้มากกว่าพิริมิดีนในอุกกาบาต ซึ่งบอกว่าปฏิกิริยาเคมีที่เกิดขึ้นในธรรมชาติเพื่อสังเคราะห์สารเหล่านี้เกิดได้ง่ายกว่า นอกจากนี้ ไอมิดาโซลยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยา(catalyst) เพื่อเริ่มปฏิกิริยาเคมีอย่างการสังเคราะห์เพียวรีน แทนที่จะเป็นพิริมิดีน
ด้วยการใช้เทคนิคการวิเคราะห์เดียวกัน ทีมยังตรวจสอบปริมาณสารเคมีภายในดินที่เก็บมาจากพื้นที่อุกกาบาตตกในออสเตรเลีย และจากนั้นก็เปรียบเทียบระดับในอุกกาบาต กับระดับในดิน สำหรับสารประกอบบางชนิดที่ได้ตรวจพบ ระดับในอุกกาบาตนั้นสูงกว่าดินรอบๆ ซึ่งบอกว่าสารประกอบนี้มาที่โลกกับหินเหล่านั้น แต่สำหรับสารประกอบที่พบอีกบางชนิดซึ่งรวมถึงไซโตซีน และยูราซิล ปริมาณในดินมีสูงกว่าปริมาณในอุกกาบาต 20 เท่า ซึ่งอาจจะชี้ถึงการปนเปื้อนบนโลก Michael Callahan นักดาราศาสตร์เคมีที่มหาวิทยาลัยบอยส์สเตท ในไอดาโฮ กล่าว
ชิ้นส่วนอุกกาบาตเมอร์ชิสันขนาดเล็กชิ้นหนึ่ง ซึ่งเมอร์ชิสันมีชิ้นส่วนรวมแล้ว 100 กิโลกรัมตกลงที่ออสเตรเลียในปี 1969 การวิจัยหลายทศวรรษได้แสดงการมีอยู่ของสารประกอบอินทรีย์ในชิ้นส่วนของอุกกาบาตอุดมด้วยคาร์บอน(carbonaceous chondrite) เหล่านี้
ผมคิดว่านักวิจัยจำแนกสารประกอบเหล่านี้ได้จริงๆ Callahan กล่าว แต่ก็ไม่ได้มีข้อมูลมากพอที่จะทำให้ผมเชื่อว่าพวกมันมาจากนอกโลกจริง เขาเคยทำงานที่นาซา และร่วมมือกับ Glavin และคนอื่นๆ ตรวจสอบสารประกอบอินทรีย์ในอุกกาบาตมาก่อน
แต่ Glavin และทีมก็ชี้ถึงสารเคมีที่ได้พบบางชนิดที่สนับสนุนสมมุติฐานกำเนิดจากนอกโลก ในการวิเคราะห์ นักวิจัยตรวจสอบสารเคมีอื่นๆ ที่เกี่ยวข้องกับชีวิตสิบกว่าชนิด ซึ่งรวมถึงไอโซเมอร์ของนิวคลีโอเบส ไอโซเมอร์(isomer) มีสูตรเคมีเหมือนกันกับเบสที่เกี่ยวข้อง แต่มีการเรียงตัวที่แตกต่างออกไป ทีมพบไอโซเมอร์เหล่านี้ในอุกกาบาตแต่ไม่พบในดิน ถ้ามีการปนเปื้อนจากดิน เราก็น่าจะพบไอโซเมอร์ในดินด้วยเช่นกันแต่ก็ไม่มี Glavin กล่าว
คงต้องย้อนกลับไปที่แหล่งของอุกกาบาตเหล่านั้นโดยตรง คือดาวเคราะห์น้อยโบราณ Oba และเพื่อนร่วมงานใช้เทคนิคการสกัดกับชิ้นส่วนจากพื้นผิวของดาวเคราะห์น้อยริวงู(Ryugu) ซึ่งยานฮายาบูสะ 2(Hayabusa 2) นำกลับมาโลกเรียบร้อยแล้ว และคาดว่าปฏิบัติการ OSIRIS-RE x จะส่งตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยเบนนู(Bennu) มาถึงโลกในเดือนกันยายน 2023 Glavin กล่าวว่า เราตื่นเต้นแล้วที่จะได้รู้ว่าวัสดุสารเหล่านี้จะบอกอะไรเราได้บ้าง
แหล่งข่าว sciencenews.org - all of the bases in DNA and RNA have now been found in meteorites
space.com - meteorites could have brought all 5 genetic “letters” of DNA to early Earth
sciencealert.com - we have even more evidence life’s building blocks came to Earth from space
skyandtelescope.com – scientists wonder: is the origin of life extraterrestrial?
- 1
โฆษณา
- ดาวน์โหลดแอปพลิเคชัน
- © 2025 Blockdit
