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地球生命起源纯属偶然?美媒:日本科学家通过宇宙模型求解

2020年04月24日 15:25生态环境来源:http://izfzp.com

4月24日 美媒称,研究人员最近颇具创造性地探索了生命自发起源于无机物质的可能性——这一过程被称为无生源说。

美国趣味科学网站4月21日文章称,科学家猜测,在地球上每一个角落里的复杂生命都起源于非生命物质的偶然重组,这种重组产生了生命的基本构件。

话虽如此,却并没有具体证据支持这一想法。

在一项研究中,东京大学天体物理学家户谷友则制作了分子微观世界的模型。该模型宏大到整个宇宙,目的是判断无生源说是不是生命起源的一种可能性。户谷实质上是在判断当时宇宙中拥有宜居行星的恒星是否足够多,多到可以形成生命起源所需要的复杂性。他的研究结果2月3日发表在《自然》周刊上,研究认为生命以这种方式起源的可能性不大,至少在可观测宇宙中是如此。

户谷对趣味科学网站说:“我希望为无生源说找到至少一条现实的路径。有时候人们宣称无生源说的可能性低到难以置信,生命起源无法用科学来解释。我作为一名科学家,梦想着能够为我们为何存在找到科学的解释。”

户谷的研究工作考察了无生源说的一个主要假设,即我们所知的生命始于研究人员所说的核糖核酸(RNA)世界。这个假设认为,在演化出蛋白质和双链条遗传分子脱氧核糖核酸(DNA)之前,主导世界的是与DNA相似、但效率较低的分子RNA。DNA在今天为地球上的生命提供指令。

在RNA世界中,RNA是第一种能够复制和储存信息的分子,也是第一种能够启动和加速化学反应的分子——这是地球生命的两个基本特征。与定义今日之生命基于DNA-蛋白质的化学规则相比,RNA世界是一种更原始的分子世界。

RNA尽管原始,却由很多叫做单体的分子构成,这些单体连起来组成聚合物。具体说来,RNA由一条氮基分子链构成,这些氮基分子名为核苷酸。研究人员认为,为了使RNA发挥自我复制的基本功能,它的链条上需要包含至少40至60个核苷酸。

那么,这些包含至少40至60个核苷酸的RNA分子是怎么凭空出现的呢?实验已经证明,只要时间充裕、条件适当,核苷酸可以随机组合成RNA。但这些实验表明,随着核苷酸链条变长,RNA数量会迅速减少,没有一项实验能够持续产生长度大于10个单体的链条。

户谷的模型使用了最保守的RNA聚合方法,即单体之间一对一地随机连接,直到形成单体链条。科学家已经表示,聚合物(每一个都由多个单体组成)可以相互连接,使进程加快。但户谷说,这样一种过程“具有高度的猜测性和假设性”。

科学家认为,地球上的生命大约出现于这颗行星形成的5亿年后。考虑到可观测宇宙中估计有10至22颗恒星,似乎宇宙中出现生命的可能性很大。但研究人员发现,考虑到我们这片宇宙中拥有宜居行星的恒星数量,不大可能随机形成长度超过40个单体的RNA。由于可观测宇宙中拥有宜居行星的恒星数量太少,无生源说无法在地球生命形成的时间框架内发挥作用。

大约138亿年前,我们的宇宙形成于“大爆炸”。在那之后,它经历了一段快速膨胀期,这种膨胀一直持续到今天。如果我们把宇宙想象成烤箱中正在烤制的一个面包,那么我们能够观测到的宇宙就像是面团中的一个气泡,气泡的边缘就是自“大爆炸”以来光走过的最远距离。随着面包膨胀起来,我们的气泡也在变大,而面包内的其他气泡距离我们越来越远。我们的气泡就是我们能够看到的一切,尽管这个面包的其他部分依然存在。

整个宇宙有非常多的恒星。当户谷把这种恒星数量的大幅增加考虑在内时,他发现生命的出现不再是不大可能,而是非常可能。

这对RNA世界假说而言可能是个好消息,尽管它有可能意味着在宇宙中寻找生命是一项没有前途的事业。

户谷说,如果生命始于RNA,那么“地球生命的诞生是因为极其偶然地形成了一条长RNA聚合物。最有可能的是,地球是可观测宇宙中唯一有生命的行星。我预测未来对地外生命的观察和探索不会产生任何积极结果”。

编辑:liaijuan
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