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日本科學家重大發現:小行星上的RNA構件,地球生命來自宇宙嗎?
2023/04/26

地球生命可能來自宇宙!你或許覺得這個說法有些夸張,但確實有越來越多的證據暗示著這種可能。就算生命本身未必來自外太空,構成地球生命的基本有機物也可能是來自太空的禮物。

多年以來,地球生命是如何誕生的一直困擾著科學家們。生命是宇宙的奇跡,不是那麼容易孕育的。除了像地球這樣宜居的環境之外,還需要在機緣巧合之下形成各種生物大分子,然后由這些分子在同樣的機緣巧合之下相結合,從而構成一個單細胞生物,最終慢慢演化出完整的生物圈。

地球也不是一開始就宜居的,比如生命出現所需要的最重要物質——水,就是通過富含水分的小行星或彗星不斷撞擊地球帶來的。既然如此,構成生命的有機物,是否也有可能來自宇宙呢?

想要回答這個問題,其實也有辦法,那就是先在太空中找到有機物。這并不難,以最簡單的有機物——甲烷為例,目前天文學家已經在許多天體上發現了這種物質。復雜的有機物是由簡單的有機物合成的,有了甲烷的基礎,就有可能形成其他的有機分子。

除了甲烷之外,天文學家還在宇宙中發現了醇等有機物。但說到底,這些都是相對簡單的有機物,和生物大分子之間還有一定的距離。

令人興奮的是,和生命相關的有機物確實在宇宙中被發現了。構成蛋白質的基本元件——氨基酸已經多次出現在人類的視線中。比如去年的時候,日本科學家就發表論文稱,他們在小行星龍宮的樣本中發現了二十多種氨基酸,當時引起了科學界的廣泛關注。

正如日本北海道大學的天體化學家Yasuhiro Oba介紹的那樣,在此之前,科學家也沒少在墜落于地球表面的隕石上發現有機物,但這些隕石并非直接被人類采集的,墜毀之后也可能粘上地球表面的有機物,所以科學家無法確定這些有機物來自外太空。 而日本的隼鳥二號探測器直接在小行星龍宮表面采集了巖石樣本,并進行了完好的保存,最終帶回地球,因此可以完全確定太空中有氨基酸。

隼鳥二號對小行星龍宮的探測確實具有重要的意義,該探測器帶給人類的驚喜還遠不止于此。最近,日本科學家在《自然-通訊》雜志上又發表了一篇論文,介紹了他們的最新發現。利用最新的分析就是,他們檢測到了來自小行星龍宮的有機物——尿嘧啶和煙酸。

這兩種物質到底是什麼呢?咱們來一個一個介紹。

尿嘧啶的分子式為C4H4N2O2,是組成RNA的堿基之一。看到RNA,你肯定會想到DNA。我們知道,DNA又叫脫氧核糖核酸,是人類的遺傳物質,記錄著遺傳密碼。相對應的,RNA叫核糖核酸,地球上有一些生物就是以RNA為遺傳物質的,比如肆虐全球的新冠病毒。 除此之外,人類的體內也有許多不同的RNA,它們雖然不負責遺傳,但也發揮著重要的作用。

不論是DNA還是RNA,都是由更小的分子組成的,那就是堿基。它們各自有4種堿基,這些堿基按照不同的順序排列,就能夠使DNA或RNA發揮不同的功能,就像不同的「0」和「1」的字符串就能讓計算機實現各種功能一樣。DNA和RNA有三種堿基是一樣的,而尿嘧啶則是RNA特有的一種堿基。

為了檢測到這種物質,研究人員把隼鳥二號在小行星龍宮兩個不同位置采集到的樣本浸泡在熱水中,并對其進行高效液相色譜與電噴霧電離高分辨質譜分析。這種方法很靈敏,可以檢測到極少量的核酸堿基,比如著名的默奇森隕石,就通過這個方法被檢測到5種堿基。果然,研究人員利用這個技術發現了尿嘧啶。

煙酸的分子式是C6H5NO2,化學名是吡啶-3-甲酸,它還有一個名字大家聽起來可能稍微熟悉一些,那就是維生素B3,也就是人體必需的13種維生素之一。

研究人員指出:「在小行星龍宮的樣本中,我們發現了少量的尿嘧啶,含量在6~32ppb(十億分之一的比例)之間;維生素B3相對豐富一些,含量在49~99ppb之間。樣本中還有其他生物分子被發現,比如一些氨基酸、胺類物質和羧酸,這些有機物分別存在于蛋白質和新陳代謝中。」

盡管這些有機分子的含量都非常低,但這次研究解決的是「有」或「沒有」的區別,因此意義非常重大。

我們知道,不論是蛋白質還是維生素,都是生物體必需的六大營養物質之一,再加上RNA是某些生物的遺傳物質。這些生物分子都在太空中被發現,或許地球生命構件真的有一部分來自宇宙!

根據目前的理論,在太陽系剛剛形成的時候,各個天體的位置還不穩定,因此引力也非常混亂,導致許多天體相互碰撞。在這個過程中,可能就有一些生物分子隨著小行星的撞擊來到地球。然后又經過了漫長的歲月,這些分子相互結合,最終形成了地球生命。

如果再往前追溯:這些小行星又是如何獲得這些生物分子的?答案或許并不難,它們是通過小分子合成的。比如含氮的有機大分子,可能就是通過甲醛、氨氣或者氰化氫在特定環境下慢慢合成的。

不過這一理論還有待于科學家的證實,因為目前小行星龍宮的樣本中還沒有被檢測出這些物質。 研究人員認為,如果在其歷史的早期,小行星或其母體是一顆彗星,被富含這些分子的冰層包裹,那麼就有可能存在這些物質。

目前,宇宙中還有小行星樣本在返回地球,那就是美國宇航局利用奧西里斯-REx在小行星貝努上采集的樣本,今年就能送回地球。我國也有計劃在明年發射小行星探測器,將樣本采集回來進行研究。

隨著越來越多的小行星樣本被研究,相信地球生命的誕生之謎的答案也將越來越清晰。

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