生命起源于「玻璃」?科學家發現生命起源過程中「神秘的缺失環節」

天空之城 2022/06/05 檢舉 我要評論

美國應用分子演化基金會的科學家近日宣稱,生命的首個遺傳物質——核糖核酸(RNA),可以在玄武巖熔巖玻璃上自然形成。這種玻璃遍布于43.5億年前的地球,且今天依然遺留在火星表面。

研究者表示,近年來學界在探索生命起源方面所走的路開始分化。一派依舊專注于探索各種復雜的化學反應。但可能正是由于這種化學進程極端復雜,導致生命的起源看上去不可理解。

而另一派則試圖通過簡化思路來尋找答案。以Elisa Biondi為首的科研團隊發現,核苷三磷酸鹽可以經由玄武巖玻璃的過濾,形成包含100至200個核苷酸的RNA長分子。RNA是一種比DNA更簡單原始的單鏈遺傳物質。

在月球形成后的數億年內,隕石頻繁地與年輕的地球相撞,與此同時火山也異常活躍。它們給地球帶來了大量玄武巖熔巖流,進而形成了許多玄武巖玻璃。隕石撞擊同時也導致水蒸發,形成相對干燥的陸地,為RNA的形成提供了適宜環境。

隕石帶來的鎳,能夠催化核苷酸和活性磷酸鹽合成核苷三磷酸鹽;而玄武巖中的硼酸鹽則與三磷酸鹽的形成有關。擁有鐵鎳金屬核的隕石,還使當時地球大氣濃度短暫下降,為RNA堿基序列的形成提供了適宜環境。

研究者稱這一模型極為簡潔,簡潔得「可以在高中課堂上進行驗證」——只用將所需的有機物混合在一起,等上幾天,就可以「測核酸」了。

該研究的意義在于走通了早期地球小型有機分子轉變成RNA的整個過程,并解決了簡單有機分子轉化為RNA過程中的一系列悖論。它表明少量含碳分子即便只經歷單一地質學過程,也能夠形成足夠長的RNA,并擁有進一步演化的可能。

但研究人員也表示,這其中還有幾個謎尚未揭開。比如為什麼所有RNA基本構件的形態大體相似(專業術語稱為「同手性」)?又比如為什麼在通過玄武巖玻璃形成的物質中,核苷酸之間的連接方式是多樣的?這種多樣性有什麼意義?

遠古時期的火星擁有與地球相似的礦物、玻璃,以及隕石的密集撞擊期。但火星并未經歷地球的大陸漂移和板塊運動,因此也沒有像地球那樣,把早于40億年前的巖層深埋于地下。所以許多當年形成的古老巖層至今依然存留在火星表面。這不由得讓人遐想,我們是否能夠在火星表面找到生命起源的證據?因為假如生命能夠在地球上通過這種簡明的方式自然產生,那麼同樣的事情也有可能在火星上發生。

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