地球上的生命是38億年前從小行星帶到地球的?日本科學家:是的

將我們星球上的生命視為理所當然很容易,但它的存在提出了一個非常困難的問題: 地球上的生命從何而來?

生命是在一次化學反應中突然開始的,還是成分慢慢地從「原始湯」中一點一點地聚集在一起?我們所確定的是,我們星球上的生命至少開始于 38 億年前。從查爾斯·達爾文開始,許多科學家提出了關于生命是如何開始的理論。有些人在實驗室中試圖重建早期地球的條件,看看我們是否可以將簡單的分子誘導成類似生命的東西。也有些人甚至提出生命是從太空來到地球的,這種理論稱為「 Panspermia(泛種論)」。

Panspermia理論在過去幾十年來被認為是可疑的偽科學,但越來越多的證據顯示,一些對生命至關重要的有機分子實際上是在太空形成并通過隕石到達地球。

地球上生命的起源是什麼?

大約在1860 年代,達爾文正在向世界介紹他的進化論。他認為地球上的物種并不是獨立創造的,相反,它們通過自然選擇的進化過程從早期物種中不斷擴大的數量,即暗示所有生物都可能從一個共同的祖先進化而來。于是,對地球生命起源的現代研究開始了。

隨著時間推移,在進化論的基礎上,分類學、生命樹、基因等等理論不斷出現和完善,但問題仍然存在,即地球上的生命是如何開始的?

在1953 年,芝加哥大學的一名研究生斯坦利·米勒 (Stanley Miller) 在玻璃管中混合了四種簡單的化學物質,即甲烷、氨、氫和水,加熱它們并用電擊它們以模仿閃電,試圖解開地球生命起源之謎。但從實驗開始至今70年,仍然沒有答案。

雖然實驗本身并沒有創造生命,但它確實產生了氨基酸——蛋白質的組成部分。進一步的實驗表明,氨基酸在加熱時可以自行組裝成蛋白質。蛋白質在生物體中發揮著許多基本功能,例如充當加速化學反應的酶。不過蛋白質自己開始生命的想法現在已基本被拒絕,因為生命必須能夠繁殖,這意味著你需要能夠自我復制的分子——RNA。

因此,第一個生命形式似乎更有可能是基于 RNA,而 DNA 和蛋白質則較晚出現。然而在實驗室中,我們發現 RNA 需要大量幫助來組裝或復制自身,因此它可能不足以獨立開始生命。

最后,有人提出,生命始于從環境中提取能量并利用該能量構建生命分子的化學反應。換句話說,新陳代謝是第一位的。這可能發生在海底的熱液噴口中,來自地球內部的能量將水加熱到 400 攝氏度。

這里又出現了一個問題,哪個先出現:細胞、新陳代謝還是遺傳?這有點像先有雞還是先有蛋的難題。

而在科學家陷入地球究竟先有雞還是先有蛋的時候,它的科學競爭對手設想地球上的生命有一個不同的開端。

Panspermia:生命來自外太空!

盡管已知最古老的化石是大約 35 億年前的海洋標本,但有跡象表明地球上的生命可以追溯到 38 億年前。然而,科學家們認為,在短短的2 億年的時間里(40億年前地球表面還是灼熱的),生命將沒有足夠時間從無生命進化為單細胞形式,因為進化是一個緩慢的過程。因此,在解釋相對發達的生命出現時,Panspermia成為一個可行的選擇,生命的關鍵成分或生命本身起源于宇宙的其他地方,從一個星球到另一個星球的隕石中共享,或者是由彗星或太空塵埃帶來的。

Panspermia理論從開始的「令人反感」,到回到科學主流,源于發現的證據越來越多:

具有基本元素的行星際塵埃!

2014 年在 PNAS 上發表的一篇論文顯示,來自彗星和小行星的行星際塵埃不斷落到地球上,當受到太陽風的轟擊時,它會釋放出氧氣,這些氧氣可以與氫氣發生反應,形成水分子和有機化合物。

Hemolithine,一種外星蛋白質!

2020 年 2 月,一組研究人員宣布在隕石中發現了一種蛋白質。這種蛋白質被命名為Hemolithine,如果這一發現的真實性得到證實,我們將談論第一個已知的外星蛋白質。當然,許多科學家對這一發現持懷疑態度。

隕石中的氨基酸!

蛋白質問題尚未得到證實,但我們可以肯定的是,氨基酸可以到達隕石上。在 1969 年落在澳大利亞默奇森鎮的一顆隕石上,科學家發現了氨基酸。另外在1998 年墜落在德克薩斯州的兩顆隕石中,發現了水和有機物。

隕石分析再添新證據!

過去科學家曾對三顆較大的隕石進行研究分析,分別1969年墜落在澳大利亞的默奇森隕石、 1950年墜落在美國肯塔基州的默里隕石和2000年墜落在加拿大的塔吉什湖隕石。這三顆隕石都是「碳質球粒隕石」,在太陽系歷史早期形成的巖石材料制成,都富含碳。其中默奇森和默里隕石含有約 2% 的有機碳重量,塔吉什湖隕石含有約 4% 的有機碳。

當時的分析結論是,這些富含碳的隕石可能在地球歷史早期就已將化學成分運送到地球,并在這些隕石上檢測到了形成 DNA 所需的五種化學成分中的三種。

現在由日本北海道大學天體化學家 Yasuhiro Oba 領導的團隊對這三顆隕石使用新的、極其敏感的分析技術,檢測到了有機化合物,在隕石中新發現的兩個核堿基(核堿基是對形成 DNA 特有的雙螺旋結構至關重要的含氮化合物),稱為 胞嘧啶胸腺嘧啶。它們之所以在以前的檢查中沒有被發現,因為它們具有比其他核堿基更精細的結構。

根據模擬隕石材料含量的實驗表明,太空存在各種核堿基,表明這些有機化合物在太陽系內外的外星環境中無處不在。而且嘌呤和嘧啶核堿基總是在 DNA 內結合在一起,這意味著嘌呤和嘧啶核堿基的比例在 DNA 分子中始終是恒定的。甚至在太陽系形成之前,這些核堿基就會通過在太空中四處游蕩的各種材料之間的光化學反應而出現。

這一新發現的證據,無疑進一步推動了Panspermia理論的可能性。

寫在最后:

當然,Panspermia仍然只是一個理論,而且仍具極大的爭議,因為它沒有解釋生命的起源。盡管它在解釋地球上的生物發生方面可能是決定性的,但它從根本上無法解釋從一般的角度來看,生命是如何在宇宙的任何地方出現的。 如果地球上的生命確實起源于其他地方并來到我們的星球,那麼問題仍然存在:生命的起源是什麼

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