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揭秘生命化學起源:地外行星或悄然進行生命演變

2021/7/9 8:08:49 來源:新浪科技 作者:葉傾城 責編:玉笛

北京時間 7 月 9 日消息,關(guān)于生命的定義有 100 多種,一些專家表示,生命需要細胞,部分專家聚焦于研究生命的某些特征,例如:適應環(huán)境、能量使用和繁殖能力等。騾子,是驢和馬雜交的后代,它們同樣擁有細胞組織,會消耗能量,雖然它們不能繁殖后代,但它們也不是照樣活著嗎?

事實上,構(gòu)成生命的事物很復雜,而當我們試圖找出其他星球上的生命是如何形成的時候,情況就變得更加復雜了。

達爾文進化論認為,世代繁衍生息的生物會對自己所在環(huán)境做出反應,最終產(chǎn)生新物種。以我們?nèi)祟悶槔?,我們是從遠古靈長類動物進化而來,而靈長類動物又從其他哺乳動物進化而來,如果追溯至久遠時期,你會發(fā)現(xiàn)人類的最早祖先是單細胞生物。

從遠古單細胞進化至完全成熟的現(xiàn)代人類,該過程與人類的基因密切相關(guān),這也是美國宇航局所定義的生命化學部分

生命能夠發(fā)生進化,是因為我們有相對穩(wěn)定、代代相傳的遺傳密碼,它們隨著時間的推移發(fā)生微小變化。我們使用 DNA、RNA 和蛋白質(zhì)的混合物來運行這個自維持化學系統(tǒng),這意味著我們能夠做一些事情,例如:代謝食物、愈合傷口、繁殖后代 —— 傳遞我們的 DNA。

其他星球上發(fā)現(xiàn)的生命會采用類似人類的遺傳物質(zhì)嗎?還是會有一個完全不同的系統(tǒng)來實現(xiàn)繁殖和進化?

但是地球上的生命形式告訴我們?nèi)绾卧诘赝庑乔驅(qū)ふ夷軌蛟杏幕瘜W元素,碳、氮、氫、氧、硫和磷是構(gòu)成生命分子的基本元素,它們可以構(gòu)成 DNA、RNA、脂肪和蛋白質(zhì)的氨基酸。

除了它們對現(xiàn)今生命的重要性之外,這些元素令人難以置信的是,大約在 40 億年前,它們可能是生命最初誕生時的全部必要條件。早在 1953 年,化學家斯坦利?米勒和哈羅德?尤里就驗證了一個理論,即早期的地球和木星一樣,是一個富含氫的環(huán)境,期間發(fā)生了一些事情,使簡單的化合物發(fā)生反應,產(chǎn)生更復雜的化合物。

他們將氣體和水的混合物密封在一個相互連接的燒瓶系統(tǒng)中,然后他們對其進行加熱,用電流模擬閃電電擊它們,一周之后,他們在水中發(fā)現(xiàn)了氨基酸分子。這樣的氨基酸分子不能與生命發(fā)生直接聯(lián)系,它們無法自繁殖和進化,但它們構(gòu)成了蛋白質(zhì),所以這仍是邁向生命概念的重要一步。

科學家認為,類似的生命進化過程很有可能正在發(fā)生,或者已經(jīng)發(fā)生在其他星球上。

科學家在落地面上的隕石中發(fā)現(xiàn)了氨基酸,近年來科學家一直致力于收集小行星和其他天體的表面樣本,以探索尋找生命化學的相關(guān)痕跡。2013 年,NASA“好奇號”火星探測器在火星土壤中檢測到有機化合物,或許數(shù)十億年前,類似地球上發(fā)生的生命進化事件也在火星上發(fā)生過。

目前,“毅力號”火星探測器登陸火星表面,科學家們期望獲得更多令人驚喜的發(fā)現(xiàn)。該探測器上的儀器并不是用于檢測復雜分子結(jié)構(gòu),未來這些火星樣本將被帶回地球,由地面上更先進的設(shè)備進行全面分析。

對于那些人類無法用探測器勘測或者采集樣本的遙遠行星,科學家們正在利用光來嘗試發(fā)現(xiàn)它們大氣層中可能存在的化學物質(zhì),并以此為基礎(chǔ)來預測是否可能存在生命。

他們的工作原理是這樣的:當一顆行星運行至恒星前方時,恒星釋放的一小束光穿過該行星大氣層,大氣中的化學物質(zhì)決定了哪些波長被吸收,哪些不被吸收。通過使用強大的望遠鏡測量恒星光線的變化,研究人員可以預測該行星存在哪些化學物質(zhì)。

2020 年秋天,科學家利用該方法在金星大氣層中發(fā)現(xiàn)磷化氫,此類發(fā)現(xiàn)很難復制,并且部分科學家對該發(fā)現(xiàn)仍存有爭議,科學家發(fā)布金星大氣層存在磷化氫的消息時,一些科學家非常興奮欣喜,因為地球上的磷化氫通常是由活細菌產(chǎn)生的

或許科學家發(fā)現(xiàn)的金星大氣層中的磷化氫是由某種金星細菌產(chǎn)生的,也可能來自完全無關(guān)的無生命物質(zhì)。金星不可能存在生命的另一個原因是金星非常干燥,在地球上,沒有水,維持生命的化學過程就不會發(fā)生。

尼古拉斯?哈德博士在接受記者采訪時稱,他正在研究分子和環(huán)境,他認為地球早期就已存在分子,分子和環(huán)境的深入分析有助于理解分子如何結(jié)合在一起,以及如何發(fā)生繁衍進化。他還指出,以化學家斯坦利?米勒和哈羅德?尤里的方式產(chǎn)生的分子可以在水中自組裝,形成類似 RNA 的結(jié)構(gòu)。

因此,科學家認為有水的行星最有可能支持生命是有道理的,一顆行星表面有流動的水,它需要與主恒星保持適當?shù)木嚯x。如果一顆行星距離它太近,它的溫度就會升高,導致任何水分蒸發(fā),如果它距離恒星太遠,就會太冷,以至于任何水都會結(jié)冰。

行星與主恒星保持一定距離、且行星表面存在流動水,該行星所處范圍被稱為宜居帶,它與恒星距離不太近,也不太遠。

地球是太陽系中唯一的宜居帶行星,但一些衛(wèi)星和類似冥王星的矮行星在冰凍表面之下也存在海洋,可使微生物和魚類生物存活。所以地球生命也許不是太陽系唯一的生命種群,即使我們是唯一的太陽系生命種群,我們也不必過于悲觀,自 1992 年以來,科學家已發(fā)現(xiàn) 4000 多顆系外行星,它們都是太陽系之外的行星,其中包含著類地行星,或許未來會發(fā)現(xiàn)潛在的生命形式。

在我們有生之年的認知范圍內(nèi),系外行星的發(fā)現(xiàn)對我們關(guān)于宇宙其他區(qū)域存在生命的可能性產(chǎn)生巨大影響,我們現(xiàn)在知道地球之外存在著成千上萬顆地外行星,其中一些可能適合生命存在。

哈德博士表示,探索發(fā)現(xiàn)其他恒星宜居帶內(nèi)類地行星,可能是我們探測地外生命的最佳時機,至少現(xiàn)在是這樣的,我相信未來我們能在這樣的行星上發(fā)現(xiàn)某種神秘生命。

隨著時間的推移,我們只會對生命起源所必需的化學物質(zhì)產(chǎn)生更多認知了解,我們探索和關(guān)注最有可能與生命相關(guān)的化學物種的能力將不斷提高。哈德說:“我不知道是否在有生之年能發(fā)現(xiàn)地外生命,但我非常有信心,人類最終將擁有先進的科技力量,未來我們可能會在銀河系某顆星球上發(fā)現(xiàn)生命!”

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關(guān)鍵詞:生命起源,行星宇宙,生物化學,生命

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