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在#SciAmChem 日之後,我想從“生命,無界限”檔案中提取一篇帖子,這篇文章可以稍作修改,並且具有化學傾向。 這完全是關於生物體,或至少其中一些生物體,所表現出的同位素偏愛。 我沒有聽說更多關於這裡討論的特殊且令人驚訝的重同位素偏好的資訊,因此如果有人有更多資訊,請隨時發表評論!
生命的標誌之一 - 以及可能在研究潛在的火星生物時被利用的東西 - 是同位素分餾。 普遍的看法是,生命偏愛輕同位素。 如果在氫和氘(由於其在 137 億年前的原始核合成過程中構建而始終存在)之間進行選擇,生物體會傾向於選擇較輕的氫。 碳 12 和碳 13 也是如此,輕的同位素勝出,並優先摻入細胞的化學活動中。 當幾年前在火星上證實了非凡的大氣甲烷羽流時,很明顯下一步將是嘗試確定氣體的同位素組成。 在地球上,人們可以很容易地區分細菌或古細菌產生的甲烷和非生物過程產生的甲烷(大多數是生物來源的),透過分析同位素組成。
那麼為什麼會這樣,為什麼生命喜歡特定的同位素? 詢問生物學家,他們通常會說這完全是關於酶的。 細胞內與酶(極好的催化劑)一起工作的過程,在輕同位素的情況下發生得更快,賓果!您自然而然地篩選出重的同位素,並將它們留在後面。 至少這是我一遍又一遍聽到的說法。 當時我偶然發現了Calsciotti的一項非常有趣的工作,我感到非常著迷。 在這篇以及隨後的論文中,描述了涉及氮的細胞過程的發現,這些過程實際上更喜歡重同位素氮 15 而不是較輕的氮 14。 似乎在某些情況下,較重的原子提供了能量上更有利可圖的反應途徑,瞧!就像它那喜怒無常的特性一樣,生命吐出較輕的變體,而偏愛更重要的東西。
輕同位素規則甚至不是絕對的。 生物化學再次證明,經過數十億年的微調,它可以利用書中幾乎所有的技巧來取得進展。 我發現令人驚訝的是,地球上只有約 0.4% 的氮是較重的氮 15,但在這裡我們有生物體會利用該同位素更好的化學通量。 人們的第一反應是“何必呢?”。 顯然,這可能只是化學網路的意外後果,但我認為很有可能在某個時候,這種微小的優勢將變得重要。 然而,這裡有一個大問題,一個不同的生物圈——也許是火星上的生物圈——具有推測不同的進化歷史,會做出所有相同的生物化學選擇嗎? 為了最後強調一下; 火星的氮 15 丰度高於地球,相對富集約 60%。 這種環境會在多大程度上影響事物?
