何以識別外星生命？科學家認為基因組測序儀或可一用

如果外星人不像人類怎麼辦？一直以來，在尋找地外生命過程中這都是一個令人困擾的問題：如果外星生命看起來與地球生命完全不同，如果它們沒有生命的構建單元DNA和RNA，那麼機器人探索者如何才能知道它們發現了外星生命？

隨著科學家把目光聚焦到木衛二和土衛二的潛在宜居水域，這個問題變得更加緊迫。人們或許可以想像火星上的任何生命可能與地球擁有共同的祖先，因為這兩顆行星距離非常近，它們在過去數十億年里可能擁有很多共同的標誌，但土星上出現以DNA為基礎的生命？那將是一種延伸。

儘管如此，科學家近日在月球和行星科學會議上做的報告以及在《天體生物學》雜誌上發表的一篇論文中均表示，尋找非人類的生命依然能夠通過任何生物學試驗室的熟悉工具完成。他們說，如果想要在太空中以最廣泛的可能性搜索生命，包括人類和非人類的生命，都需要帶上基因組檢測儀。「你可能會碰到完全不同的生物化學。」美國華盛頓特區喬治城大學天體生物學家、該研究的帶頭人Sarah Stewart Johnson說，「但你仍會看到信號。」

正如所提議的那樣，這種技術之所以能夠發揮作用，是因為像DNA這樣的核酸是混雜的。取一條含有30~80個核苷酸的鏈條，它會自然形成二級和三級結構，這些結構將與大量物質和形狀結合在一起：有像多肽和蛋白質這樣的生物製劑，還有有機分子、礦物質，甚至是金屬。

Johnson團隊借用癌症生物學的一項技術，即通過配體指數富集的系統進化技術（SELEX），形成一個巨大的隨機核苷酸短鏈庫，即核酸適配體，然後用一個特定的目標如專門的乳腺癌細胞培養它們。SELEX通常會被複制多次，科學家會過濾掉那些與目標不相關的核酸適配體。

「我們的想法是將其翻轉過來。」Johnson說。他們的感測器會讓樣本接觸所有隨機的核酸適配體，從每次攻擊中獲取信息。「分析整個綁定模式、任何綁定的東西。」她說。這些模板可被放大和測序，揭示出一種化學複雜性模式，Johnson稱之為「指紋」。

這樣的指紋並不像在測序儀中捕捉DNA那樣清晰。但如果一個樣本被暴露在這樣的核酸適配體庫中，一個複雜的分子將會結合更多的序列，而不僅僅是一個。複雜性，特別是在很小的樣本中捕獲的複雜性，很可能是生命的標誌。「它可能不像你的DNA測序儀那麼確定，但它可能是生命特徵。如果不是生物特徵，那麼也是非常強的生物印記。」Johnson說。

這並非是檢測不可知生命的唯一方法，正如這個所謂的新興領域一樣，其中大多數需要對包容性做出交換性的定義。Johnson曾與其他科學家合作過，他們證明了質譜儀（美國宇航局機器人任務中常見的一種工具）可以與評估分子複雜性（而非僅是重量）的演算法相結合。

近年來，基因組測序儀的體積顯著縮小；例如，牛津納米孔技術公司的MinION重量僅有85克，可以放在掌心裡。儘管美國宇航局目前尚未計劃攜帶測序儀進入太空，但該機構正在支持若干計劃讓該技術做好準備進行探索。

並未參與此項研究的麻省理工學院天體生物學家Christopher Carr說，Johnson的提議看起來很有新意，可以與其他生命探測方面的研究互為補充。Carr正在領銜研究美國宇航局的一項測序工作，而Johnson的技術可以增加類似工具的效用。他說：「無論是否存在生命，它都極有可能為任何一個樣本提供數據。」但該方法也能提供令人困惑的信息，特別是來自未知材料的信息。Carr補充說，可為樣本提供背景信息的精心準備和工具有助於克服這些障礙。

Johnson非常渴望探索系外生命。她想要把測序儀帶到所有地方，不僅僅是系外行星，還有火星表面或包裹在冰凍甲烷中的土衛六的樣本。「我想去土衛六，那裡的一切都是不同的，這讓人瘋狂。」她說，「我想去探索，探索所有地方。」（晉楠編譯）

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