早期地球海洋化学与真核生物进化有关?

据媒体报道,2020年12月,由探测器隼鸟2号搭载的为期6年的回收舱从3亿多公里外的小行星龙宫(Ryugu)返回地球,并带回约5.4克行星表面样本。现在,日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)等团队分析了样本后,从中检测到20多种氨基酸。这是首个在地球外存在氨基酸的证据,对理解这些至关重要的有机分子如何到达地球具有重要意义。

地球之外其实可能并不止在小行星龙宫上发现生命之源,经过不懈的探索,未来可能还会在其他地球之外的星球上找到生命之源,即多种类型的氨基酸,而氨基酸是蛋白质的组成部分,是形成生命的不可或缺的有机分子。

顺理成章地,就会有一种推测,如果地外星球存在着生命之源,也有可能存在地外生命,因为地球上的生命演化最初也是从氨基酸的产生开始,并合成单细胞生命,再演化成多细胞生命,进而一步步发展,成为各种复杂形式的生命,包括今天的人类。

因此,地外生命中也有可能存在外星人。但是,从地球上的生命演化过程来看,目前外星人可能只是一种传说和想象。

按照科学界目前的主流认知,地球形成至今,大约延续了45.5亿年。之后,44亿年前液化水注入海洋,38亿年前最早的生物留下痕迹,27亿年前最早的真核生物化学物质痕迹留下,26亿年前细菌登陆,18亿年前最早的多细胞生物化石留存,5亿年前植物产生并进化,4.5亿年前昆虫及其他无脊椎动物登陆,2.25亿年前哺乳动物及恐龙起源,500万年前人类及黑猩猩祖先分离,15万年前身体结构一如现代人的人类出现在非洲。

最重要的是,多数人认同大约在37亿年前,地球上出现了第一批蛋白质,这就是生命之源,因为构成生命的现代蛋白质是由20多种不同氨基酸组成的。那么,这些氨基酸在洪荒时期是如何产生的呢?

一个假说就是在海洋中产生的。为了证明这一点,美国芝加哥大学的史丹利•米勒与哈罗德•尤里于1953年主导了一场模拟早期地球环境中生命起源的试验,并发表了《在可能的早期地球环境下之氨基酸生成》的报告,这个试验也称米勒-尤里试验。结果表明,在适当的条件下,氨基酸可以在不借助酶或其他现有的生物机制的情况下得以形成。也就是说,生命是可以在早期的地球环境中的原始化学汤,即海洋中产生的。

但是,这个试验并没有产生对生命的另一类至关重要的氨基酸,而且后来的其他试验也没有产生这样的氨基酸,这是一类与精氨酸和赖氨酸一样,携带正电荷的氨基酸,即碱性氨基酸(阳离子氨基酸)。

后来研究人员提出一种假说,地球上生命的产生也依赖核糖核酸(RNA),它是最原始的既能携带信息又能自我复制的分子,它们与带正电荷的氨基酸作用,才使得单细胞生命产生。而且,研究人员也用试验证明,鸟氨酸可能就是祖先蛋白质中的碱性氨基酸,因为鸟氨酸可以转化为精氨酸,使得它们组成的蛋白质变得越来越像现代蛋白质,并以更强、更有选择性的方式与DNA结合。同时,在RNA存在的情况下,氨基酸肽链会进一步自我组装和分离。因此,蛋白质和RNA结合形成原始细胞。

但是,这些只是地球上的生命演化之路,其他星球上的生命演化历程人类并不知晓。或许地外生命的演化是以迥异于地球上的演化之路形成的,而且地外生命也有可能完全不同于地球上的生命,因为生命有多种形式,如硅基生命、碳基生命、硫基生命等,地球上的生命只是碳基生命。

日本研究人员发现地外生命之源只是提供了一种可能,提示地球上的生命的诞生也可能是来自其他星球。因为早期地球形成时氨基酸就已大量存在,但在地球的运行和演化过程中地球岩浆喷发和覆盖,使得地球环境变得极其炎热,致使氨基酸不复存在。之后,产生了行星相撞,一些流星相撞地球后,它们所携带的氨基酸就从外太空重新引入地球,此后通过原始汤产生了生命。

这个假说当然还是承认地球上的生命演化是源于氨基酸的形成,但并不说明有地外生命,尤其是高级生命,如外星人的存在。但是,也不否认地外生命以不同于地球生命的形式存在。正如霍金认为,外星生命极有可能以微生物或初级生物的形式存在,但不能排除存在能威胁人类的智能生物。

不过,所有这一切也都是假说,值得研究,也可以尽情想象和憧憬。这也正是科学的魅力所在。

(作者:张田勘,摘自:红星评论)

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