人類首次發現生命種子隕石,地外生命起源假說真的勝利了?
地球上的生命起源一直是科學中最基本的大問題之一,無論是化學家、生物學家、地理學家、或者是天文學家都痴迷於找到這個問題的答案。然而,想要破解這個謎題往往需要所有學科的共同努力。
來自《科學》子刊《進化》( Science Advances)、勞倫斯伯克利國家實驗室官網、美國國家能源部官網、sciencealert.com等最新消息:科學家 們首次公開發現「生命種子隕石」。這對於生物學家、太空生物學家來說,不僅尚屬首次,而且意義重大。這個對於地球生命起源提供了另外一個假設,到底我們地球生命是外來隕石帶來的,還是地球本土自己發展起來的呢?
科學家們研究的這兩顆隕石,並非新近發現的隕石,其中一顆是1998年8月在摩洛哥發現。另一顆是在1998年3月,由一群美國孩子在得克薩斯州發現。
科學家們在位於美國加州的勞倫斯伯克利國家實驗室(ALS),使用高能X射線識別、檢測到這些物質成分。他們分析的隕石晶體,非常微小,僅僅相當於頭髮絲直徑的一小部分。
這兩顆隕石不僅都含有液態水,而且還包含生命所需的有機化合物,這些有機成分包括:形成蛋白質所需的氨基酸、碳氫化合物、氧、氮等。從另外 一個角度說,這些隕石包含了所有能激發生命起源的物質成分。
分析表明,這兩顆隕石几乎來自相同的來源。更重要的信息是,這些隕石中的液態水,經過檢測,竟然有45億年之久!也就是說,隕石早在太陽系誕生之前就已形成了。
大約40年以前,曾經有研究者聲稱在隕石中找到了糖類物質,但是不能排除那是由於隕石降落到地面後被地球上的物質污染所致。後來,美國宇航局艾姆斯研究中心的科學家重新研究了這類碳質球粒隕石。為了確定隕石中的糖類物質到底是地球上的還是來自星際空間,科學家使用了同位素方法。構成糖類物質的碳元素和氫元素都存在穩定同位素。研究表明,所選取的樣品中糖類物質的碳-13和氫-2(即氘元素)的含量相對較高,這就排除了這些糖類物質來自地球的可能。因此,它們是原先就存在於隕石中的。
該項目首席研究員,來自英國開放大學的陳奎尼(Queenie Chan)解釋說:「這真的是我們首次從隕石中發現,跟生命起源息息相關的有機物質和液 態水,這對地球生命起源、太空生物環境、地外生命起源等研究都是至關重要的。」在此之前,人類只現過含液態水或者氨基酸的隕石。
這意味著什麼?
「生命的起源,不僅僅只有地球這一個地方,很可能遍布宇宙空間。一切都有可能。」首席研究員奎尼表示。
難道說,人類真的找到了地球生命起源的種子?地外生命起源假說真的勝利了?當然不是,最多只是剛剛開始,揭開一個小角而已。為什麼有些知名科學家會支持地外生命起源?即使現在,我們找到了「生命種子隕石」,也無法確切知道化學物質是如何演變成生物體的。
一直以來,科學界就有「宇宙胚種論」,最早由瑞典化學家、1903年諾貝爾化學獎獲得者阿列紐斯於1907年首先提出的,他認為:在宇宙中存在著微生物,這些微生物作為物種的孢子,在太陽光壓力的推動下,被送到遙遠的宇宙彼方,如果遇到像地球這樣的行星,就把生命傳播到那裡。非美國天體生物學家理查德?胡佛博士也是「胚種論」的擁護者。他認為生命的種子可以藉助隕石或小行星實現星際傳播。能適應宇宙極端環境的細菌等微生物可以在休眠狀態下隱藏於隕石或小行星中進行超長距離的星際旅行。而當它最終落到一個新的行星上後,在條件適宜的情況下,它便有機會再次復甦並實現生命之種的星際傳播。
在大約40億年前,隕石撞擊地球的強度是今天的一億到一千億倍之間,每年落在地球表面的隕石在一萬億到一千萬億公斤之間,每年約有2000公斤完整的碳化合物能從這個宇宙旅程中倖存下來。不僅如此,行星際塵埃顆粒(IDPs)的穩定流動能讓它們直接流向地球表面,隨之而來的是任何已在表面形成的化學物質。然而,這種相較而言平平無奇的到來實際上十分有效,每年約有6000萬公斤的完整碳化合物因此被帶到地球。
然而,生物分子可能在太空形成的事實並不意味著它們最終就能開啟地球上的生命演化。生命的遺傳密碼藍圖由DNA和RNA的螺旋鏈(它們由核酸鹼基構成)繪就。在早期地球上,核酸鹼基配對首次結合成簡單的RNA,並開始了近乎完美的複製過程。那是一條終將通向人類誕生的進化之路。生命體到底是如何從非生命體中進化來的?
目前科學界尚沒有強有力的理論和證據。
「在我看來,能夠自我複製那就是生命的開始。」來自麥克馬斯特大學起源研究所的Ben Pearce說道。他作為主要作者的一篇新論文研究了「生命的種子是否可能來自太空」這一問題。為了研究核酸鹼基是否可能來自隕石,Pearce從檢測隕石中的有機物含量入手。最終證實了其中三種鹼基在隕石成分記錄中普遍存在,但卻沒有胞嘧啶和胸腺嘧啶存在的跡象。「並不是我們沒能在隕石上發現胞嘧啶,」Pearce認為,「而是它似乎根本就不可能被找到!」雖然這解決了胞嘧啶的缺失問題,但另一種缺失的鹼基——胸腺嘧啶的產生量似乎在可探測的丰度範圍。那為什麼它也沒有被發現呢?原因是胸腺嘧啶在過氧化氫(漂白劑和消毒劑中有同樣的化學成分)存在的條件下會分解。過氧化氫曾在彗星上發現過,因而這可能就是破壞胸腺嘧啶的罪魁禍首。
當然生命的種子也有可能源於地球,但這個猜想也呈現出不少棘手的問題。地球早期的大氣並不適宜有機分子的產生,而海洋也有僅產生三種鹼基的危險。另一個有希望的解釋是太陽的紫外線觸發了太陽系塵埃顆粒中有機物的合成,後來這些塵埃顆粒被地球的引力所捕獲。


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