几十年来,天文学家一直在思考“生命起源说”(panspermia)的观点,即地球上的生命是由陨石带来的。这个概念曾被认为是不太可能的,因为它提出了更多问题而不是解答。但最近对地外天体的仔细研究表明,这种看似遥不可及的理论可能还是有些道理的。
日本北海道大学的研究人员发现了新证据,表明构成DNA所需的化学成分可能通过碳质陨石(太阳系最早的物质之一)被带到地球。他们在一项周二发表在Nature Communications上的研究中报告了这一发现。尽管这类物质占所有小行星的大约75%,但它们很少坠落到地球,这限制了科学家研究它们的频率。然而,它们是信息宝库:仔细研究这些太空岩石可以讲述关于独特宇宙位置的故事。它们的成分也可能有助于揭示使我们的世界成为生命行星的古代化学反应。
具体来说,已发现几种陨石含有核碱基。这些被称为生命构建模块的化学物质构成了DNA和RNA中的核酸。在五种主要的核碱基中,之前的陨石研究只检测到了其中的三种,即腺嘌呤、鸟嘌呤和尿嘧啶。但目前的研究首次证明,另外两种——胞嘧啶和胸腺嘧啶——也可能存在于太空岩石中。
“在陨石中检测到所有主要的DNA和RNA核碱基,表明这些分子在生命出现之前就已经供应给了早期地球,”该研究的首席作者、北海道大学副教授Yasuhiro Oba说。“换句话说,我们在地球上任何生命出现之前,就获得了与DNA和RNA相关的有机分子库存的信息。”研究中最古老的样本之一已有大约46亿年的历史,甚至比太阳系还要古老。
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Oba的团队使用了最先进的技术,分析了三颗陨石的三个富含碳的样本,这些陨石在不同时间和地点坠落到地球。他们研究了1950年在美国发现的默里(Murray)陨石;1969年据居民报告坠落到澳大利亚的默奇森(Murchison)陨石;以及2000年在加拿大发现的塔吉什湖(Tagish Lake)陨石。然后,研究人员检查了每个样本的化学成分,以确定生命构建模块的浓度。他们的分析花了大约一年时间。
Oba表示,除了五种DNA和RNA核碱基外,陨石中还发现了大约18种其他物质,这表明这些物质在太空中非常普遍。北海道团队得出结论,样品中发现的有机化合物存在于太阳系内外。
关于他们的研究结果,Oba表示他最惊讶的是发现了胞嘧啶,因为这种分子容易被水和高温腐蚀。然而,水和一定程度的热量是形成有机生命所必需的。这些化合物在天体生物学家追溯生命起源于地球原始汤中的过程中所起的确切作用仍然模糊不清。
但仍有一些怀疑论者。爱达荷州博伊西州立大学(Boise State University)的化学家Michael Callahan(未参与此报告)告诉ScienceNews,尽管他相信研究作者已经积极地识别出了这些化合物,但“他们提供的数据不够有说服力”,无法让他相信这些化学物质是“真正地外来的”。
这并非科学家首次在坠落的陨石中探寻生命的构成要素。在2019年,一个国际科学家团队在两颗富含碳的小行星中发现了核糖和其他生物糖,其中一颗就是默奇森陨石。这些糖对于生命的存在也至关重要。
“以前在陨石中也发现了其他重要的生命构建模块,包括氨基酸,”新论文的合著者、也领导了糖研究的Yoshihiro Furukawa在向美国宇航局发表的关于该研究的声明中说。“但糖类是生命主要构建模块中缺失的一环。”
这些地外糖的证据表明,陨石可以携带在地球上用作遗传信息的有机分子。尽管构成DNA的反应在宇宙中很普遍,但这些太空岩石是否带来了最终成为地球生命的东西,目前尚不确定。近年来,天体化学,即对天体和天体化学的研究,已经激发了许多理论和任务,以了解我们异乎寻常的化学起源。
为了推进自己的研究,Oba表示,科学家们需要“分析更广泛的陨石和从小行星返回的样本”,并进行更多实验,以更好地了解核碱基在地外环境中是如何形成的。他们还建议,从日本宇宙航空研究开发机构(JAXA)对龙宫小行星(Ryugu)的任务中近期取回的样本,以及美国宇航局(NASA)计划进行的对贝努小行星(Bennu)的任务,可能为我们提供关于地外有机分子演化及其在地球生命起源方面作用的重要见解。
通过研究星辰,我们可以提出的关于宇宙的最重要问题之一,最终也关乎我们自身的历史:我们是否真的是这颗淡蓝色星球上的原住民,还是我们的化学构成揭示了外星生命的存在——而我们就是它们?