펩타이드는 가장 작은 생물학적 분자 중 하나이며 생명의 핵심 구성 요소 중 하나입니다. 새로운 연구에 따르면 우주의 얼음 입자 표면에 형성될 수 있습니다. 이번 발견은 유성, 소행성, 혜성이 지구에 충돌하고 생물학적 구성 요소를 제공함으로써 지구상의 생명이 시작될 수 있다는 생각에 신빙성을 부여합니다.

펩타이드는 단백질의 구성 요소인 아미노산의 짧은 사슬입니다. 펩타이드가 서로 연결되어 사슬을 형성하는 경우 이를 폴리펩타이드라고 합니다. 약 50개보다 긴 폴리펩티드 사슬은 단백질입니다. 때때로 펩타이드는 "단백질의 짧은 사촌"이라고 불립니다. 단백질은 많은 중요한 생물학적 역할을 하는 더 큰 생체분자이므로 펩타이드가 없으면 단백질도 없고 생명도 없습니다. 신체의 모든 세포와 모든 조직에는 펩타이드가 포함되어 있습니다.

대부분의 사람들은 Emil Fischer가 20세기 초에 펩타이드와 펩타이드 결합을 발견했다는 데 동의합니다. 그는 1902년 노벨 화학상을 수상했다. Fisher는 언젠가 과학자들이 펩타이드 과학을 사용하여 단백질을 합성할 수 있을 것이라고 생각합니다. 우리는 지금 펩타이드를 끊임없이 발견하고 합성하여 다양한 질병에 대한 80가지 이상의 새로운 치료법이 탄생하는 시대에 살고 있습니다. 펩타이드는 핵심이며 그 용도는 광범위합니다. 그들의 발견은 생물학적 과정에 대한 우리의 이해가 극적으로 발전하는 시대를 여는 데 도움이 되었습니다.

그리고 우주에서 펩타이드의 발견은 생명의 기원을 이해하는 데에도 동일한 의미를 가질 수 있습니다.

펩타이드는 어딘가에서 유래되었을 것입니다. 최근 몇 년 동안 연구자들은 우주에서 아미노산과 같은 다른 구성 요소를 발견했습니다. 천문학자들은 지구에 떨어진 운석에서 아미노산을 발견했고, 혜성에서는 암모늄염 및 지방족 화합물과 함께 글리신을 발견했습니다. 새로운 연구에 따르면 우주에서 자연적으로 발견되는 유기 빌딩 블록 목록에 펩타이드를 추가할 수 있다고 합니다.

새로운 연구가 정확하다면 우주의 자연 과정은 기본적인 프리바이오틱 빌딩 블록을 생성했을 수 있습니다. 이는 생명체가 존재할 가능성이 널리 퍼졌을 수 있으며, 어떤 비옥한 행성이나 달에도 이러한 빌딩 블록이 심어졌을 수 있음을 시사합니다.

예나대학교와 독일 막스플랑크 천문학연구소 과학자들은 2월 10일 네이처 천문학(Nature Astronomy) 저널에 '우주에서 원자탄소의 응축을 통해(Through the Condensation of Atomic Carbon in Space)'라는 제목의 논문을 게재했다. ", 논문의 주요 저자는 Serge Krasnokutski입니다.

이번 연구의 공동 저자이자 막스 플랑크 천문학 연구소 소장인 토마스 헤닝(Thomas Henning)은 "복잡한 유기 분자가 별 내에 존재한다는 것은 놀라운 일이다. 그들은 성간 공간 사이의 더 밀집된 지역에서 형성될 수 있다"고 말했다. , 원시행성 원반, 원시 운석, 혜성은 기체상, 얼음 입자 표면, 운석 모체의 습식 화학에서 다양한 과정을 거쳐 생성됩니다."

연구자들은 논문에서 복잡한 분자가 성간 매체에 존재합니다. 이전 연구자들은 실험실에서 성간 매체 조건을 시뮬레이션하고 동일한 복잡한 분자를 생성했습니다. 그러나 이런 종류의 연구에는 한계가 있습니다. 지금까지 우주의 일반적인 조건 하에서 실험실에서는 상대적으로 작은 생물학적으로 중요한 분자만이 형성되는 것으로 나타났습니다.

]독일 과학자들의 연구는 거대 분자 구름에 존재하는 먼지 입자, 특히 탄소나 규산염 원자의 얼음 표면에 초점을 맞췄습니다. 이 거대한 분자 구름에 있는 물질의 대부분은 수소와 헬륨이지만 나머지 질량의 절반은 탄소와 규산염 원자입니다. 탄소와 규산염 원자는 서로 뭉쳐서 직경이 100만분의 1미터도 안되는 집합체를 형성합니다. 행성뿐만 아니라 별도 거대 분자 구름의 물질로 형성되기 때문에 거대 분자 구름 내의 위치는 매우 중요합니다. 이것은 펩타이드와 지구 또는 다른 곳의 생명체 사이의 잠재적인 연결의 시작입니다.

이 연구는 생물학적으로 중요한 작은 분자를 생성하려는 이전의 노력과 다릅니다. 펩타이드는 아미노산의 사슬이므로 이전에 생성된 포름알데히드와 같은 물질보다 크기가 더 큽니다. 새로운 연구는 탄소와 규산염 원자의 얼음층에 초점을 맞추고 있습니다. 이 층은 물질이 얼음에 달라붙어 서로 밀접하게 접촉하는 천연 실험실을 제공합니다.

이러한 근접성 덕분에 화학 반응이 더 복잡한 분자를 형성할 수 있습니다.

논문의 저자는 다음과 같이 썼습니다. "우리는 차가운 고체 입자(우주 먼지) 표면의 탄소 원자 응축이 이성질체 폴리글리신 단량체(아미노케텐 분자)의 형성으로 이어진다는 것을 실험적으로 입증했습니다. 아미노 그룹 에논 분자가 만나면 중합되어 서로 다른 길이의 펩타이드를 생성합니다."

이 발견은 주로 수석 저자인 Krasnokutsky의 과학적 노력 덕분이었습니다. 크라스노쿠츠키는 실험실의 공간 조건을 재현할 수 있는 차가운 탄소 원자를 생성하는 방법을 개발하고 특허를 받았습니다. 현재 전 세계의 연구실에서는 이 방법을 사용하고 있습니다.

2020년 크라스노쿠츠키는 가장 단순한 아미노산인 글리신이 차가운 탄소 원자의 도움으로 먼지 입자 표면에 형성될 수 있다는 연구 결과를 발표했습니다. 그는 이러한 화학 반응에 에너지원으로 자외선 광자가 필요하지 않다는 것을 증명했습니다.

Krasnokutsky는 "가장 낮은 온도에서도 개별 탄소 원자는 놀라울 정도로 반응성이 높습니다. 이들은 분자를 서로 연결하고 무기 물질을 유기 물질로 전환시키는 '분자 접착제' 역할을 합니다."

다음으로 고려해야 할 질문은 글리신과 같은 단순한 아미노산이 우주에서 더 긴 펩타이드나 단백질 사슬을 형성할 수 있는가입니다.

알아낼 수 있는 유일한 방법은 올바른 실험을 설계하고 수행하는 것입니다. 팀은 우주에 있는 차가운 탄소 원자의 주요 조건을 재현해야 했습니다. 그들은 예나 대학 MPIA 연구소의 천체물리학 그룹에서 이전에 개발한 방법을 사용했습니다. 이 방법은 초고진공 챔버를 사용하여 성간 물질의 분자 구름에서 발견되는 것과 같은 진공을 생성합니다.

초고진공 챔버 내부에서 연구원들은 얼음 먼지 입자의 표면을 시뮬레이션하고 그 표면에 원자와 분자를 증착했습니다. 그들은 아미노케텐이 차가운 표면에서 형성된다는 것을 발견했습니다. 아미노케텐은 가장 단순한 아미노산인 글리신의 전구체입니다. 그들은 또한 짧은 펩타이드 사슬뿐만 아니라 더 긴 단백질 사슬에서 아미노산을 함께 묶는 화학적 결합인 펩타이드 밴드의 증거도 발견했습니다.

이 펩타이드 밴드는 팀이 분자 구름 내부에서 발견된 온도보다 높은 온도로 샘플을 가열했을 때만 나타났습니다. 따라서 새로운 별이 형성될 때나 별의 거주 가능 구역에 있는 행성 표면에 먼지 입자가 쌓일 때 자연적으로 발생할 수 있습니다. 연구진은 “아미노케텐을 형성하는 저온 화학 반응과 아미노케텐 분자가 결합하여 펩타이드를 형성할 수 있는 고온의 결합이 성간 먼지 입자에서 펩타이드를 생성할 수 있다”고 말했다.

연구팀은 새로운 방식을 발견했다. 펩타이드를 형성합니다. 그리고 다른 경로보다 에너지가 덜 필요합니다. 즉, 추운 우주 공간에서도 자연적으로 발생할 수 있습니다. 또한 성간 매질에서 가장 풍부한 분자종인 탄소 원자, 일산화탄소, 암모니아가 필요합니다.

탄소는 모든 생명체와 마찬가지로 모든 것의 중심에 있습니다. "단일 탄소 원자는 매우 다양한 화학 반응을 촉발합니다. 우주 공간에서 발견되는 조건에서도 이 화학은 이전에 생각했던 것보다 생명체 출현에 필요한 물질을 생산하는 데 더 가깝습니다"라고 Krasnokutsky는 말했습니다.

과학자들은 생명의 구성 요소가 생각보다 훨씬 광범위하다는 사실을 발견하고 있습니다. 이 연구를 통해 우리는 이러한 구성 요소 중 일부가 성간 물질의 분자 구름 내의 얼어붙은 진공 상태에서도 예상치 못한 장소에서 생물학적 구성 요소로 결합될 수 있음을 발견했습니다. 날씨가 따뜻해지면 이러한 빌딩 블록의 복잡성이 증가합니다.

이러한 결과는 분자 범정자론(molecular panspermia)의 견해를 강화합니다. 이 이론은 생명체는 드물지만 그 구성 요소는 흔하다는 것을 시사합니다. 이러한 빌딩 블록은 모든 행성과 달에 퍼졌을 수 있지만 대부분의 세계에는 생명체가 존재할 가능성이 없습니다. 이것이 사실이라면 우주 곳곳의 수많은 달과 행성에서 생명체가 출현했을 수도 있습니다.

그러나 연구에 따르면 많은 세계가 거주 가능한 기간을 겪을 수 있지만 오랫동안 거주 가능한 상태로 유지되지는 않습니다. 이는 지구가 여전히 희귀하고 어쩌면 독특할 수도 있다는 것을 의미합니다.