องค์ประกอบสารพันธุกรรมและวิตามินบีสาม บนดาวเคราะห์น้อยริวงู

 

ภาพคอมเซปต์แสดงยูราซิลและไนอาซิน ฮายาบูสะ 2 ได้นำตัวอย่างจากริวงูกลับมาซึ่งวิเคราะห์พบว่ามีสารประกอบตั้งต้นทางชีววิทยา(prebiotic) ทั้งสองอยู่ด้วย

     นักวิจัยได้วิเคราะห์ตัวอย่างของดาวเคราะห์น้อยริวงูที่เก็บรวบรวมโดยยานฮายาบูสะ 2 ขององค์กรอวกาศญี่ปุ่น ได้พบยูราซิล(uracil) ซึ่งเป็นหนึ่งในหน่วยข้อมุลที่เป็นองค์ประกอบของอาร์เอ็นเอ ซึ่งเป็นโมเลกุลที่มีคำสั่งว่าจะสร้างสิ่งมีชีวิตและทำงานอย่างไร นอกจากนี้ ยังพบ กรดนิโคตินิค(nicotinic acid) หรือวิตามีน บี 3 หรือไนอาซิน(niacin) ซึ่งเป็นโคแฟคเตอร์ที่สำคัญในกระบวนการเมตาบอลิซึมในสิ่งมีชีวิต ในตัวอย่างเดียวกันด้วย

     การค้นพบนี้ทำโดยทีมนานาชาติที่นำโดยรองศาสตราจารย์ Yasuhiro Oba จากมหาวิทยาลัยฮอกไกโด ได้เพิ่มหลักฐานว่าวัตถุดิบสำคัญสำหรับชีวิตถูกสร้างขึ้นได้ในอวกาศ และอาจจะนำส่งมาที่โลกโดยอุกกาบาต การค้นพบนี้เผยแพร่ในวารสาร Nature Communications วันที่ 21 มีนาคม

     นักวิทยาศาสตร์เคยได้พบนิวคลีโอเบส(nucleobase) และวิตามินในอุกกาบาตที่อุดมด้วยคาร์บอนบางก้อนมาก่อน แต่ก็มักจะมีคำถามเกี่ยวกับการปนเปื้อนจากการเผชิญกับสภาพแวดล้อมจากอากาศ, น้ำ และความร้อนบนโลก Oba อธิบาย เนื่องจากฮายาบูสะ 2 รวบรวมตัวอย่างรวม 5.4 กรัมจากสองตำแหน่งบนดาวเคราะห์น้อยโดยตรงและนำส่งมาที่โลกในแคปซูลที่ผนึกอย่างดี จึงตัดปัญหาจากการปนเปื้อนได้

ภาพรวมประกอบนี้แสดงพื้นผิวดาวเคราะห์น้อยใกล้โลกริวงู(162173 Ryugu) ซึ่งถ่ายโดยยานฮายาบูสะ 2 ก่อนที่จะร่อนลงเก็บตัวอย่างครั้งแรกบนพื้นผิว จะเห็นแผงเซลล์สุริยะของยานทิ้งเงาบนพื้นผิวริวงู

     นักวิจัยได้สกัดโมเลกุลเหล่านี้จากการแช่อนุภาคริวงูขนาด 10 มิลลิกรัม 2 ชิ้นในน้ำร้อน ตามด้วยการวิเคราะห์โดยใช้โครมาโตกราฟของเหลว(liquid chromatography) พร้อมกับการตรวจสอบด้วยสเปคโตรมิเตอร์มวลสเปรย์ไอออน(electrospray ionization mass spectrometry) ความละเอียดสูง

     เทคนิคนี้ถูกใช้ในการวิเคราะห์อุกกาบาตเมอร์ชิสัน(Murchison) ซึ่งตกลงบนโลกในปี 1969 และเผยให้เห็นนิวคลีโอเบสหลักครบทั้ง 5 ชนิด(อะดีนีน, ไธมีน, กัวนีน, ไซโตซีน และยูราซิล) ก็เผยให้เห็นการมีอยูของยูราซิลและกรดนิโคตินิค เช่นเดียวกับสารประกอบอินทรีย์ที่มีไนโตรเจนอื่นๆ ด้วย เราได้พบยูราซิลในตัวอย่างในปริมาณเล็กน้อยราว 6-32 ส่วนในพันล้านส่วน(part per billion; ppb) ในขณะที่ B3 มีมากกว่าที่ 49-99 ppb Oba ระบุ

      และยังพบโมเลกุลชีววิทยาอื่นๆ ในตัวอย่างนี้ด้วยเช่นกัน รวมถึงกรดอมิโน, สารประกอบเอมีน(amines) และกรดคาร์บอซิลิก(carboxylic acid) กลุ่มหนึ่ง ซึ่งพบในโปรตีนและเมตาบอลิซึม ตามลำดับ สารประกอบที่พบมีความคล้ายคลึงแต่ก็ไม่เหมือนกับที่พบก่อนหน้านี้ในอุกกาบาตที่อุดมด้วยคาร์บอน

ปฏิบัติการฮายาบูสะ 2 เก็บตัวอย่างจากพื้นผิวดาวเคราะห์น้อยริวงูดังที่เห็นในภาพ

     ทีมตั้งสมมุติฐานว่าความเข้มข้นของสสารในตัวอย่างทั้งสองที่แตกต่างกัน ซึ่งรวบรวมจากตำแหน่งที่แตกต่างกันบนริวงู ก็น่าจะเป็นเพราะการอาบสภาพแวดล้อมที่สุดขั้วในอวกาศ พวกเขายังบอกว่าสารประกอบที่มีไนโตรเจนอย่างน้อยบางส่วนก็ก่อตัวขึ้นจากโมเลกุลพื้นๆ กว่าเช่น อัมโมเนีย, ฟอมัลดีไฮด์ และไฮโดรเจนไซยาไนด์ ในขณะที่ไม่พบสารประกอบเหล่านี้ในตัวอย่างจากริวงู แต่พบได้ทั่วไปในน้ำแข็งของดาวหาง และริวงูก็น่าจะมีกำเนิดเป็นดาวหางหรือวัตถุอื่นๆ ที่เคยอยู่ในสภาพแวดล้อมที่อุณหภูมิต่ำ

     ยิ่งกว่านั้น การมีอยู่ของโมเลกุลเหล่านี้บนริวงูกระทั่งบนพื้นผิวดาวเคราะห์น้อย ซึ่งเผชิญกับลมสุริยะ, การชนของอุกกาบาตจิ๋ว และรังสีคอสมิค แต่โมเลกุลอินทรีย์ก็ยังอยู่รอดจนขนถ่ายไปทั่วระบบสุริยะ การตรวจจับยูราซิลในตัวมันเองก็เป็นเรื่องสำคัญมากเมื่อมันได้ให้หลักฐานที่หนักแน่นถึงการมีอยู่ของโมเลกุลเหล่านี้ในอวกาศ Oba กล่าว เขาบอกว่าปฏิกิริยาการสังเคราะห์ทางเคมีด้วยแสง(photochemical reactions) ที่เกิดบนโมเลกุลน้ำแข็งอาจจะสร้างสารตั้งต้นทางชีววิทยาก่อนการให้กำเนิดระบบสุริยะ

ภาพถ่ายตัวอย่าง A0106 และ C0107 ที่รวบรวมได้จากริวงู ในระหว่างการเก็บตัวอย่างครั้งแรก และครั้งที่สอง ตามลำดับ

     การค้นพบยูราซิลในตัวอย่างจากริวงูได้เพิ่มความแข็งแกร่งให้กับทฤษฎีปัจจุบันเกี่ยวกับแหล่งของนิวคลีโอเบสบนโลกยุคต้น Oba สรุป ปฏิบัติการ OSIRIS-RE x ของนาซาจะส่งตัวอย่างจากดาวเคราะห์น้อยเบนนู กลับมาโลกในปีนี้ และจะมีการศึกษาองค์ประกอบดาวเคราะห์น้อยเหล่านี้ในเชิงเปรียบเทียบ ก็จะให้ข้อมูลเพื่อสนับสนุนทฤษฎีเหล่านี้มากขึ้น

แหล่งข่าว phys.org : RNA molecule uracil found in asteroid Ryugu samples 
                skyandtelescope.com : asteroid analysis reveals prebiotic compounds
                sciencealert.com : scientists discover RNA component buried in the dust of an asteroid