解密地球生命起源之谜 源于火星?

[2015-07-17] 作者:世界未解之迷网 阅读量: 分享到_微信朋友圈:

  过去早有人提出,地球生命可能起源于火星。那时是基于“生命能进化到今天这么复杂的程度,地球年龄还不够长”这一论据。现在,科学家又从另一个角度提出了同样的观点。

  “某个温暖的小池塘”一一1871年,达尔文给朋友写信,描述他对地球生命诞生的摇篮的推测时,这样写道。他认为,只要在湿润的环境下,准备好适当的材料,再给一点光照或电火花的刺激,生命就可从无到有被制造出来。

  自那以后,人们还提出过另一些生命起源的假说,有说诞生于海底热液附近,有说是在冰川中……但不管怎么说,包括达尔文的假说在内,它们都有一个共同点,即生命的诞生离不开水。因为生命赖以生存的大量生化反应,只有在水中才能进行。

  不过,照美国合成生物学家斯蒂芬·贝纳的看法,这些假说都错了:水不见得是生命诞生的必要条件。

  生命诞生不要水

  我们这颗行星的表面,70%都被海洋所覆盖着。我们身体重量的60%也都是水。对地球生命而言,水是溶解有机分子的“完美溶剂”,有了它才能完成生命活动的核心过程。几乎没有生命能长期脱离水而生存。

  但这个“完美溶剂”也是个大麻烦。生物大分子不仅仅是“溶解于水”这么简单,水分子中富含电子的氧原子会攻击这些大分子,让它们七零八落。眼下你身体里一个个细胞中的DNA,正以每秒好几次的速度被撞坏,这都是拜水所赐。生命只有通过不停修补,才能维持自身的完整。

  对于今天的生命来说,修补当然不是什么难事,但对于最初的生命,因为复杂程度不够,它们很可能

  “伤不起”。在一种至今占主流地位的理论中,RNA被描述成第一种能够自我复制的分子,是DNA的先驱。RNA是由核苷酸组成的。核苷酸是一种复杂的有机大分子,由碱基和核糖两部分组成。数十年的研究表明,在水中合成核苷酸其实是件很棘手的工作,在自然界几乎很难自发地完成。

  10年前,斯蒂芬·贝纳取得了一项突破。他证明硼酸盐可以在搭建核糖的过程中充当“脚手架”。如此一来,生成核糖就不需要人工干预,更有可能自然地发生了。但是怎么把核糖接到碱基上仍不得而知,直到2012年,贝纳终于提出了一个大胆的建议:只要把水换成另一种有机溶剂,比如甲酰胺,那么这些组分就能立即粘合在一起,连接成一条完整的RNA。

  早期地球大气中的氢氰酸溶于水会生成甲酰胺。甲酰胺的沸点比水高,因此在环境温度很高时,水或许已蒸发殆尽,甲酰胺却只是变得更加浓缩而已。而作为“脚手架”的硼酸盐广泛散布于今天的地表。贝纳在当今的地球上找到了一处地方,那里既酷热难当又出产硼酸盐,这就是美国加利福尼亚州的死亡谷。贝纳认为,诞生生命的摇篮可能和那里的条件非常相近。

  摇篮从死亡谷搬到火星

  但贝纳的这个说法被美国天文学家约瑟夫·柯什文克挑出两个大漏洞。首先,当今世界上的硼酸豁矿物全是在较年经的岩层中找到的,直到距今大约30亿年前,硼酸盐在地表的富集程度才足以启动生命起源的进程,这比地球生命的出现,在时间上晚了近10亿年,而在那之前,没有任何证据表明硼酸盐足够富集。

  其次,像死亡谷那样干燥酷热的环境,在早期地球上真的很普遍吗?放在10年前,也许所有人都会觉得这不是个问题。然而近10年来,越来越多的证据表明,早期的地球并不干燥,地球在童年就是湿渡渡的,陆地恐怕只占到地表的5%-10%。有人甚至猜想,当时根本就没有一块干燥的陆地。

  这些问题使柯什文克提出一个更离经叛道的结论:如果最初的生命不需要水,那它就不可能起源于地球。他认为,很可能起源于火星。

  如果生命起源需要干燥的环境,火星确实占尽天时地利。首先,火星的干旱是众所周知的,尽管它的北极地区一度有过水,但它南部的高地从来没有被水淹没过。其次,作为与地球最相似的行星,在诞生之初火星和地球的大气也应该有着相似的组成。地球大气中所含的氢氰酸,在火星大气中也应该有,所以制造甲酰胺也不是个问题。最后,就在2014年,科学家对一块有着13亿年历史的火星陨石进行分析之后,证明其中富含硼元素,硼酸盐的存在看来也毫无悬念。这样一来,有了溶解有机分子的

  “完美溶剂”甲酸胺,又有搭建核糖“脚手架”的硼酸盐,生命就有可能诞生出来。

  所以,我们今天所熟悉的细胞生命,可能就是最先在火星上诞生的。之后,一颗小行星撞击了火星表面,将携带细胞的岩石和冰块大块大块地抛出火星,它们中的一些抵达了地球。

  但这里依然留下了一条“大尾巴”:诞生于于燥之地的生命,到达湿渡渡的地球之后,怎么能适应得了呢?若说它们后来克服了这个困难,那与水的“第一次亲密接触”必定曾让它们“痛不欲生”吧。

  不管这个假说对错如何,至少它开阔了我们的思路:水未必是生命诞生的必要条件。

  当有人执着于“生命离不开水”这信条时,美国宇航局和其他地方的一些科学家老早就把这,一信条扔至一边了。除了地球和火星之外,太阳系里最可能有生命的星球当数土卫六。它是土星最大的卫星。“卡西尼号”探测器从2004年起就开始对土卫六进行了细致的考察。但土卫六的海洋并非蓄满水,而是甲烷和乙烷这些烃类物质。

  土卫六上寒冷刺骨,温度低达零下180摄氏度,生命即便存在,也没法用和地球生命相似的办法生存。实验模拟确认,尽管这颗星球这么寒冷,其表面仍然能生成构成蛋白质的基本单位一一氛基酸。

  生成构造生命的基本物质的途径是如此多种多样,无论生命起源时需不需要水,在寻找外星生命的时候,我们都应该放飞想像,不能被已知的东西限制住。

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