生命如何来到地球？量子隧道效应或扮演重要角色

Serge Krasnokutski 博士研究真空中低温下生物分子的形成（来自：University of Jena）

学过高中生物的朋友，应该还记得肽由按照特定顺序排列的单个氨基酸组成。而确切的顺序，决定了它的最终特性。

但是对于这些多才多艺的生物分子是如何形成的，仍是有关生命起源的一个重大议题。

研究配图 - 1：10K 下产生冰混合物的红外吸收光谱

有观点认为其源于外星，毕竟此前有在流星体中发现过氨基酸、核碱基和各种糖类。

然而要从单个氨基酸分子形成肽，又需要极其特殊的条件，此前我们认为这些条件更可能存在于地球环境中。

研究配图 - 2：CO、C、HN_{3反应物能级}

耶拿大学马克思普朗克天文学研究所的天体物理学和星团物理实验室小组的 Serge Krasnokutski 博士表示：

水在生成肽的传统方式中起着重要作用，期间单个氨基酸结合形成了一条链，因而每次都必须去除一个水分子。

研究配图 - 3：共沉积材料退火的 IR 吸收光谱

然而最新的量子化学计算表明，氨基酸甘氨酸可通过一种被称作氨基乙烯酮的化学前体，与水分子结合形成。

在这种情况下，反应的第一步必须加水、而第二部则必须除去水。

研究配图 - 4：R300K 残留物的非原位质谱分析

基于此，研究团队证明了可在宇宙条件下发生、且无需水的肽反应途径。这项工作的背后指导思想是：

我们不想走形成氨基酸的化学弯路，而是想要找出是否不形成氨基烯酮分子、并直接结合形成肽。

此外我们在宇宙分子云中普遍存在的条件下证明了这一点，即使在真空的尘埃颗粒上，相应的化学物质仍大量存在（碳、氨、一氧化碳）。

研究配图 - 5：R300K 与 Gl₃的红外吸收光谱对比

在一个超高真空室中，作为尘埃颗粒表面模型的基板，可与碳、氨和一氧化碳在正常气压的万亿分之一、以及零下 263摄氏度的条件下混合到一起。

研究表明，在此条件下，肽聚甘氨酸确是由简单的化学物质形成的。

这些是非常简单的氨基酸甘氨酸链，且我们观察到了不同的长度，最长的样本由 11 个氨基酸单位组成。

研究配图 - 6：189.0983 u 离子的高能 C 阱解离

期间，德国团队也检测到了疑似的氨基乙烯酮。而能够在如此低温下发生的反应，也是由于其分子具有极强的反应性。它们有效聚合、相互结合，最终产物就是聚甘氨酸。

通常情况下，其必须克服能量障碍才会产生。然而量子力学的特殊效应，或有助于我们做到这一点。

在这个特殊的反应步骤中，一个氢原子改变了它的位置。但因它是如此微小，以至于作为一个量子粒子，它能够通过隧穿效应来轻松绕过。

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