生命的化學(xué)起源:地外行星上可能正悄然進(jìn)行著生命演變

生命的化學(xué)起源:地外行星上可能正悄然進(jìn)行著生命演變
2021年07月26日 09:59 新浪科技

  新浪科技訊 北京時(shí)間7月26日消息,據(jù)國外媒體報(bào)道,關(guān)于生命的定義有100多種,一些專家表示,生命需要細(xì)胞,部分專家聚焦于研究生命的某些特征,例如:適應(yīng)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(xì)胞組織,會(huì)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(shí)上,構(gòu)成生命的事物很復(fù)雜,而當(dāng)我們?cè)噲D找出其他星球上的生命是如何形成的時(shí)候,情況就變得更加復(fù)雜了。美國宇航局科學(xué)家對(duì)生命的定義是一種自我維持的化學(xué)系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)達(dá)爾文式的進(jìn)化。

  這意味著什么呢?

  達(dá)爾文進(jìn)化論認(rèn)為,世代繁衍生息的生物會(huì)對(duì)自己所在環(huán)境做出反應(yīng),最終產(chǎn)生新物種。以我們?nèi)祟悶槔覀兪菑倪h(yuǎn)古靈長類動(dòng)物進(jìn)化而來,而靈長類動(dòng)物又從其他哺乳動(dòng)物進(jìn)化而來,如果追溯至久遠(yuǎn)時(shí)期,你會(huì)發(fā)現(xiàn)人類的最早祖先是單細(xì)胞生物。

  從遠(yuǎn)古單細(xì)胞進(jìn)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),這也是所定義的生命化學(xué)部分。

  生命能夠發(fā)生進(jìn)化,是因?yàn)槲覀冇邢鄬?duì)穩(wěn)定、代代相傳的遺傳密碼,它們隨著時(shí)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(yùn)行這個(gè)自維持化學(xué)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(huì)采用類似人類的遺傳物質(zhì)嗎?還是會(huì)有一個(gè)完全不同的系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)繁殖和進(jìn)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(xué)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(duì)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(shí)的全部必要條件。早在1953年,化學(xué)家斯坦利·米勒和哈羅德·尤里就驗(yàn)證了一個(gè)理論,即早期的地球和木星一樣,是一個(gè)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(yīng),產(chǎn)生更復(fù)雜的化合物。

  他們將氣體和水的混合物密封在一個(gè)相互連接的燒瓶系統(tǒng)中,然后他們對(duì)其進(jìn)行加熱,用電流模擬閃電電擊它們,一周之后,他們?cè)谒邪l(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(jìn)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(xué)家認(rèn)為,類似的生命進(jìn)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(xué)家在落地面上的隕石中發(fā)現(xiàn)了氨基酸,近年來科學(xué)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(xué)的相關(guān)痕跡。2013年,美國宇航局“好奇號(hào)”火星探測器在火星土壤中檢測到有機(jī)化合物,或許數(shù)十億年前,類似地球上發(fā)生的生命進(jìn)化事件也在火星上發(fā)生過。

  對(duì)于那些人類無法用探測器勘測或者采集樣本的遙遠(yuǎn)行星,科學(xué)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(xué)物質(zhì),并以此為基礎(chǔ)來預(yù)測是否可能存在生命。

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

  2020年秋天,科學(xué)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(fù)制,并且部分科學(xué)家對(duì)該發(fā)現(xiàn)仍存有爭議,科學(xué)家發(fā)布金星大氣層存在磷化氫的消息時(shí),一些科學(xué)家非常興奮欣喜,因?yàn)榈厍蛏系牧谆瘹渫ǔJ怯苫罴?xì)菌產(chǎn)生的。

  或許科學(xué)家發(fā)現(xiàn)的金星大氣層中的磷化氫是由某種金星細(xì)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(gè)原因是金星非常干燥,在地球上,沒有水,維持生命的化學(xué)過程就不會(huì)發(fā)生。

  地球早期可能就已存在分子,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(jìn)化,以化學(xué)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(xué)家認(rèn)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(dòng)的水,它需要與主恒星保持適當(dāng)?shù)木嚯x。如果一顆行星距離它太近,它的溫度就會(huì)升高,導(dǎo)致任何水分蒸發(fā),如果它距離恒星太遠(yuǎn),就會(huì)太冷,以至于任何水都會(huì)結(jié)冰。

  行星與主恒星保持一定距離、且行星表面存在流動(dòng)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(yuǎn)。

  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(xué)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(huì)發(fā)現(xiàn)潛在的生命形式。

  在我們有生之年的認(rèn)知范圍內(nèi),系外行星的發(fā)現(xiàn)對(duì)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。

  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(shí)機(jī),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(shí)間的推移,我們只會(huì)對(duì)生命起源所必需的化學(xué)物質(zhì)產(chǎn)生更多認(rèn)知了解,我們探索和關(guān)注最有可能與生命相關(guān)的化學(xué)物種的能力將不斷提高。(葉傾城)

新浪科技公眾號(hào)
新浪科技公眾號(hào)

“掌”握科技鮮聞 (微信搜索techsina或掃描左側(cè)二維碼關(guān)注)

創(chuàng)事記

科學(xué)探索

科學(xué)大家

蘋果匯

眾測

專題

官方微博

新浪科技 新浪數(shù)碼 新浪手機(jī) 科學(xué)探索 蘋果匯 新浪眾測

公眾號(hào)

新浪科技

新浪科技為你帶來最新鮮的科技資訊

蘋果匯

蘋果匯為你帶來最新鮮的蘋果產(chǎn)品新聞

新浪眾測

新酷產(chǎn)品第一時(shí)間免費(fèi)試玩

新浪探索

提供最新的科學(xué)家新聞,精彩的震撼圖片