우주에서 발견된 RNA, 만드는 재료가 부족하다

분자 구름의 밀리미터 대역 관측은 필수 RNA 전구체인 하이드록실아민의 존재를 밝혀낸다. 리보솜으로 알려진 분자 기계는 RNA의 뉴클레오타이드 서열을 단백질의 상응하는 아미노산 서열로 번역한다. 일단 단백질이 만들어지면, 그 서열에 암호화된 정보는 RNA나 DNA로 돌아갈 수 없다. 이러한 단방향 흐름은 문제를 야기한다: 리보솜이 단백질의 일부로 만들어진다는 것을 고려할 때, 그들은 어떻게 진화했을지 알아보자.

1962년 알렉산더 리치는 다음과 같은 답을 제안했다: 가장 초기의 자기 복제 분자는 RNA로 만들어졌고, DNA와 단백질은 나중에 나왔다. 1986년 월터 길버트는 리치의 아이디어를 개발했고 그것을 "RNA 월드"라고 불렀다 심지어 우리 몸에서 가장 작은 RNA 분자(리보솜의 5S 서브유닛으로부터)도 약 40 킬로달톤의 뉴클레오타이드와 시계를 120개 포함하고 있다. 그러한 분자의 자발적인 형성은 불가능해 보일 수 있다. 그럼에도 불구하고, 생명이 시작되었을 때 우세했던 것으로 생각되는 조건하의 실험실 실험은 당신이 시아노아세틸렌(HCCN), 시아나미드(NH2CN), 글리콜알데하이드(HOCH2CHO), 요소(NH2CONH2), 하이드록실아민(NH2OH)과 같은 단순한 분자로부터 RNA를 만들 수 있다는 것을 보여주었다.

스페인 마드리드에 있는 우주생물학 센터의 천문학자 빅토르 M. 리비야는 RNA 전구체 중 하나인 히드록실아민을 제외한 모든 것이 성간매질에서 관찰되었음을 발견했다. 그와 그의 동료들은 30미터 IRAM 전파망원경을 사용하여 히드록실아민을 찾기 시작했다. 스페인에서 가장 높은 산맥인 시에라 네바다 산맥에 위치한 단일 접시 망원경은 밀리미터 대역에서 발생하는 분자의 특징적인 양자화된 회전 전이를 쉽게 관찰할 수 있다. 사냥터로, 리비야와 그의 동료들은 궁수자리에 있는 분자 구름 G+0.693-0.027을 선택했다. 올해 초, 다른 생물학적으로 중요한 분자인 프로파길리민(HCCCHNH)이 같은 구름에서 발견되었다. IRAM에서 관측된 스펙트럼은 여러 분자종의 수천 개의 방출선으로 붐볐다. 하이드록실아민이나 이와 유사한 크기의 다른 종을 선택하는 것은 양자화된 회전 전이가 알려진 주파수에서 광자를 생성하기 때문에 가능하다.

RNA는 퓨린 유래 뉴클레오타이드 아데닌과 구아닌, 피리미딘 유래 뉴클레오타이드 사이토신과 유라실로 구성된다. 작년에, 뮌헨 루드비히 막시밀리안 대학의 토마스 카렐과 그의 협력자들은 두 종류의 뉴클레오타이드를 사전 생물학적 조건에서 합성할 수 있는 그럴듯한 반응 경로를 제시했다. 히드록실아민은 이미 만들어진 혼합물에 첨가되었지만, 어떻게 히드록실아민이 초기 지구에서 형성되었는지는 불분명하다. 카렐과 그의 협력자들은 화산에서 뿜어져 나오는 이산화황이 물과 반응할 때 형성되는 HSO3 이온에 의한 NO2 이온의 부분적인 환원을 포함하는 경로를 고안하고 증명했다. 리비야와 그의 동료들의 연구는 초기 지구에 하이드록실아민을 공급하는 대안을 제시한다. G+0.693-0.027 및 기타 분자 구름에서 우세한 조건인 낮은 온도에서 먼지 입자 표면에 분자를 만드는 몇 가지 경로가 존재한다. 그 알갱이들은 운석과 혜성에 통합되어 히드록실아민을 지구로 운반할 수 있다. 그 생각은 억지스럽지 않다. 작년에, 일본 도호쿠 대학의 요시히로 후루카와와 그의 협력자들은 두 개의 탄소가 풍부한 운석에서 리보스와 다른 생물학적 필수 당이 검출되었다고 보고했다. 리보스는 RNA의 구성요소이다.