小行星「時空膠囊」可能有助於解釋地球上生命的起源

【博科園-科學科普（關注「博科園」看更多）】在一些文化中，小行星扮演著世界末日的威脅，被認為是毀滅恐龍的罪魁禍首，並為礦物開採提供了一個地外來源。但對研究人員尼古拉斯·哈德來說：小行星的作用是完全不同的:時間膠囊顯示了最初存在於我們太陽系中的分子。有了這些信息，科學家們就有了一個起點，需要重建在地球上啟動生命的複雜路徑。在喬治亞理工學院的NSF-NASA化學進化中心主任，Hud說在小行星中發現分子提供了最有力的證據，證明這些化合物在生命形成之前就存在於地球上。了解分子的存在有助於建立最初的條件，從而形成氨基酸和相關化合物，進而形成縮氨酸，這種小的蛋白質分子可能已經在這個星球上啟動了生命。

尼古拉斯·哈德(Nicolas Hud)是喬治亞理工學院(Georgia Institute of Technology)的NSF-NASA化學進化中心主任。在下午1點的新聞發布會上，Hud將成為「研究、發現和商業小行星」的專題小組。2月17日美國科學促進會(AAAS) 2018年年會的中心時間。圖片版權：Fitrah Hamid, Georgia Tech

可以尋找小行星來幫助我們了解宇宙中可能存在的化學成分，對我們來說研究小行星和隕石的材料是很重要的，小行星墜落到地球的小版本，是為了測試我們模型的有效性，因為這些模型中分子是如何幫助產生生命的。還需要對小行星和隕石中的分子進行分類，因為那裡可能有一些化合物，甚至不認為它們是生命起源的重要物質。今年2月17日美國科學促進會(AAAS)在得克薩斯州奧斯汀舉行的2018年年度會議上，美國城市發展部將在新聞發布會上成為「研究、發現和商業小行星」的專家小組成員。他還將在2月18日的會議上討論這個話題，「尋找生命中第一個聚合物的身份和起源」。美國國家航空航天局的科學家們已經對在小行星和隕石中發現的化合物進行了幾十年的分析，他們的工作為地球本身的形成提供了一個堅實的理解。

如果你在實驗室里模擬一種生物化學反應，科學家們就會爭論你是否有正確的啟動材料。在小行星或隕石中發現一個分子，是每個人都能接受的唯一證據，因為這種分子是益生菌，這是我們可以依靠的東西。Miller-Urey實驗是在1952年進行的，目的是模擬在早期地球上存在的條件，產生了20多種不同的氨基酸、有機化合物，這些化合物是肽的組成部分。這個實驗是在一個裝有水、甲烷、氨和氫氣的燒瓶中被點燃的，所有的物質都被認為是在地球很小的時候存在於大氣中的。自從Miller-Urey實驗以來，科學家已經證明了其他化學途徑對生命所需的氨基酸和化合物的可行性。例如在Hud的實驗室中，研究人員利用交替的濕和乾燥條件循環來創造複雜的有機分子。在這樣的條件下，氨基酸和羥基酸，化合物在化學上只有一個原子，可能形成短肽，從而形成更大更複雜的分子，最終顯示出我們現在與生物分子相聯繫的性質。

現在有了一種很好的方法來合成多肽，氨基酸和羥基一起工作，這在早期地球上是很常見的。即使在今天，在活著的有機體中也發現了羥基酸，並且在一些已經被檢測過的隕石樣本中也發現了這些酸。Hud認為生命分子有許多可能形成的方式。生命本來可以從比我們今天所看到的更複雜、更低效的分子開始。就像生命本身一樣，這些分子可能隨著時間的推移而進化。發現這些化合物可以形成看起來很像現代多肽的分子，而不是把這些分子結合在一起的骨架。整體結構可能非常相似，也更容易製造，儘管它不能像現代蛋白質那樣摺疊成複雜的結構。形成這些分子的簡單性和這些分子與現代生活中發現的分子之間的距離是有權衡的。

地質學家認為地球在幾十億年前是非常不同的。而不是大陸，而是從海洋中伸出的島嶼。即使是太陽也不一樣，產生的光更少，但更多的宇宙射線——這可能有助於形成蛋白質形成的化學反應。這些島嶼可能是生命的潛在孵化器，有分子從大氣中降落。允許這些分子進入下一段的關鍵過程是像我們在實驗室里做的那樣的濕式循環，這對於一個在海洋中的島嶼來說是非常完美的。這些分子並不是單一的生命火花，而是隨著時間的推移慢慢進化，在不同的地點，可能同時發生在不同的速率。例如細胞的不同組成部分可能是單獨發展的，在它們最終聚集在一起之前，條件對它們有利。

肽、核酸、多糖和脂質以及它們協同工作的能力非常特別，它們能夠共同完成它們不能單獨完成的任務，在早期的地球上，可能有許多化學過程從未導致過生命。因此了解早期地球上的情況，為科學家提供了一個更堅實的基礎，以推測可能發生的情況，並為其他可能尚未被考慮的途徑提供線索。在小行星上可能有更多的線索，關於什麼是真正的分子，甚至不知道在這些小行星中應該尋找什麼，但是通過觀察我們發現的分子，我們可以提出不同的和更多的問題，關於它們是如何幫助我們開始生命的。

知識：科學無國界，博科園-科學科普

內容：經「博科園」判定符合今主流科學

來自：喬治亞理工學院

編譯：中子星

審校：博科園

解答：本文知識疑問可於評論區留言

傳播：博科園

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