地球上生命的关键组成部分可以更容易地在外太空形成——新研究

那么这一切对于我们寻找外星生命的机会意味着什么呢？

克里斯蒂安·施罗德，斯特灵大学

客座作者

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地球上生命的起源仍然是个谜，但我们正在慢慢解开所涉及的步骤和必要的成分。科学家相信，生命起源于早期地球上有机化学物质和生物分子的原始汤，最终形成了真正的有机体。

长期以来，人们一直怀疑其中一些成分可能是从太空运送的。现在，发表在《科学进展》上的一项新研究表明，一种称为肽的特殊分子在太空条件下比在地球上更容易形成。这意味着它们可能是通过陨石或彗星传送到早期地球的，而且生命也可能在其他地方形成。

我们的细胞（以及所有生物的细胞）的生命功能是由称为蛋白质的大型复杂碳基（有机）分子维持的。我们的DNA编码了如何制造我们生存所需的多种蛋白质，而DNA本身就是一个巨大而复杂的有机分子。

然而，这些复杂的分子是由各种小而简单的分子组装而成的，例如氨基酸——所谓的生命基石。

为了解释生命的起源，我们需要了解这些构建块如何、在何处形成，以及在什么条件下它们自发地组装成更复杂的结构。最后，我们需要了解使它们成为一个封闭的、自我复制的系统——一个活的有机体的步骤。

这项最新的研究揭示了其中一些构建模块是如何形成和组装的，以及它们如何最终出现在地球上的。

人生的脚步

DNA由大约20种不同的氨基酸组成。就像字母表中的字母一样，它们以不同的组合排列在 DNA 双螺旋结构中，以加密我们的遗传密码。

肽也是链状结构中氨基酸的集合。肽可由少至两个氨基酸组成，但也可由数百个氨基酸组成。

将氨基酸组装成肽是重要的一步，因为肽提供诸如“催化”或增强对维持生命很重要的反应等功能。它们也是候选分子，可以进一步组装成早期版本的膜，将功能分子限制在细胞样结构中。

然而，尽管它们在生命起源中发挥着潜在的重要作用，但肽在早期地球的环境条件下自发形成并不是那么简单。事实上，当前研究背后的科学家此前已经表明，太空的寒冷条件实际上更有利于肽的形成。

在称为星际介质（见上文）的空间中，分子和尘埃颗粒云的密度非常低，单个碳原子可以与一氧化碳和氨分子一起粘附在尘埃颗粒的表面。然后它们发生反应形成氨基酸样分子。当这样的云变得更密集并且灰尘颗粒也开始粘在一起时，这些分子可以组装成肽。

在他们的新研究中，科学家们观察了尘埃盘的密集环境，最终形成了一个拥有恒星和行星的新太阳系。当云层在重力作用下突然塌陷时，就会形成这样的圆盘。在这种环境中，水分子更加普遍——在任何不断生长的颗粒团块表面形成冰，从而抑制形成肽的反应。

通过模拟实验室中星际介质中可能发生的反应，研究表明，虽然肽的形成略有减少，但并没有被阻止。相反，当岩石和尘埃结合形成更大的天体（例如小行星和彗星）时，这些天体会升温并允许液体形成。这促进了这些液体中肽的形成，并且进一步反应的自然选择导致了更复杂的有机分子。这些过程可能发生在我们太阳系的形成过程中。

许多生命的组成部分，如氨基酸、脂质和糖，都可以在太空环境中形成。许多已在陨石中被发现。

由于肽在太空中的形成比在地球上更有效，而且它们可以在彗星中积累，因此它们对早期地球的影响可能会带来负载，从而推动地球上生命起源的步伐。

那么这一切对于我们寻找外星生命的机会意味着什么呢？嗯，生命的组成部分在整个宇宙中都是可用的。需要多具体的条件才能使它们自组装成活的有机体仍然是一个悬而未决的问题。一旦我们知道了这一点，我们就能很好地了解生命的广泛程度。

Christian Schroeder，斯特灵大学环境科学与行星探索高级讲师

本文是根据知识共享许可从 The Conversation 重新发布的。阅读原文。