你的祖先可能曾是火星人

一项有争议的理论认为,生命可能比地球还要古老。
The Jezero Crater as captured from orbit.
许多研究人员想知道这些古老的河床上是否曾存在微生物。少数人甚至猜测,这些微生物或许就是我们的祖先。NASA/JPL-Caltech/MSSS/JHU-APL

迄今为止,NASA最专业的搜寻生命实验室正飞速驶向这颗红色星球,并计划于下周着陆。如果一切按计划进行,在尘埃落定后,“毅力号”火星车将开始在干涸的河床上行驶,这将是首次直接尝试解答驱动火星探索项目核心的问题:火星上是否存在,或者曾经是否存在生命?

“毅力号”短期内不会给出明确的答案,但随着未来几年研究结果陆续传回地球,一小群行星科学家将密切关注一个更具异域色彩的假说的迹象。也许,真的也许,地球上的生命来自火星。

“最近有很多新发现,它们都强烈支持在火星上起源生命的可能性,以及生命转移到地球的可能性,”行星科学家、佐治亚理工学院的克里斯托弗·卡尔(Christopher Carr)说。他最近发表了一篇未经同行评审的预印本,回顾了这一理论。

近几十年来,生物学家已经重建了所有已知生物的谱系。化石表明,人类和猿类在1300万年前才拥有共同祖先,而鲸鱼、蝙蝠和人类则大约在6500万年前就拥有共同祖先。遗传学分析表明,最后一个普遍的共同祖先(LUCA)——一个像亚当或夏娃一样的微生物——可能生活在大约40亿年前的海底热泉。

到这里,线索就断了。生命之树的根基处,详细的遗传记录就消失了。LUCA的竞争者可能曾以化石形式存活了一段时间,但地球的构造运动早已摧毁了它最早的地质记录。生物学家唯一确定的就是地球大约形成于45亿年前,而LUCA生活在之后5亿年。它是如何演化的,它的前身来自哪里,这些都还在争论中。

卡尔和其他几位研究者推测,也许LUCA是来自火星的微生物移民后代,它们通过小行星来到地球。这一理论并未被广泛接受。但卡尔提出了两个理由,说明推测火星生命起源是值得的。

卡尔说,有机分子“基本上在宇宙的每个角落”都会“像雨一样落下”。但没有人知道是哪些特定的化学反应将有机分子融合成了地球细胞组装所需的各种基本构件。一种主要的假说认为,生命诞生最有利的环境是在陆地上的浅水池中,那里的紫外线、蒸发、降水以及火山或小行星撞击的热量可以以正确的方式搅拌原料(尽管许多研究人员认为深海热泉是一个有力的替代选择)。

然而,早期的地球却被水淹没。研究人员估计,35亿年前,除了一小部分地表外,地球表面几乎都被深水覆盖,而LUCA的生活年代还要早于那个时期。与此同时,年轻的火星虽然潮湿但并未被完全淹没,这可能为生命的起源提供了更多机会。

第二个线索来自氨基酸的可能模式,氨基酸是细胞构建运作和生存所需蛋白质的基本构件。所有LUCA的后代都使用相同的20种分子来构建它们的分子机器,尽管大多数现代蛋白质理论上可以使用其中大约一半的分子。一项2018年的研究得出结论,不太重要的氨基酸似乎有助于生物体应对氧化,这暗示LUCA的前身在富含氧气或其他氧化性化合物的环境中演化时就包含了它们。

但地球在最初的20亿年里是无氧的,那么LUCA是如何获得这些对氧化友好的氨基酸的呢?卡尔推测,它的谱系根源可能可以追溯到火星,那里更早地形成了氧化条件。生命在那里出现后,可能会搭乘在两者之间交换的众多小行星之一来到地球。

然而,其他生命起源研究者怀疑,地球生命起源面临的挑战是否严重到需要诉诸星际旅行。佐治亚理工学院的生物化学家尼古拉斯·哈德(Nicholas Hud)表示,虽然早期地球缺乏大陆,但类似夏威夷的岛屿很可能提供了绰绰有余的生存空间。此外,他怀疑生物体采纳额外的氨基酸可能与氧化无关。

多年来,许多研究者曾提出火星曾比地球更适合生命生存的论点,但哈德尚未找到一个他认为令人信服的。“我发现(将生命起源转移到火星)有点太戏剧化了,”他说。“也许我们只需要更好地理解一些化学反应。也许我们对早期地球的模型并不像它应该的那样好。”

“毅力号”下周不会在火星上找到生命,但它的观测至少将开始帮助研究人员更精确地了解早期火星。随着火星车探索杰泽罗撞击坑(那里曾经汇集了该地区各地的浑水),它的仪器可以通过分析地表沉积物,更好地确定火星何时开始生锈(或氧化),并看看氧化的开始是否与推断的地球生命早期制造其非必需氨基酸的时间相匹配。

卡尔最终希望有一天能向火星发送一种能够解决这场辩论的仪器:一台基因测序仪,用于检测目前火星生命(如果存在)的遗传物质,并检查它是否与我们的生命谱系相连。卡尔是MIT的地外基因搜索项目的成员,该项目正在研发这样一台设备,他说经过多年的开发,他们的设备已接近飞行准备状态。困难之处在于找到活着的火星微生物进行分析,因为现代火星上最舒适的地方都位于地表深处。

“这完全可以在未来的火星任务中实现,”卡尔说,尽管这将是一项挑战。

 

更多优惠、评测和购买指南

 

Charlie 是一名记者,报道地球内外物理科学领域的发展。除了《流行科学》,他的作品还发表在《Quanta Magazine》、《Scientific American》、《The Christian Science Monitor》等刊物上。此前,他曾在莫桑比克和日本教授物理和英语,并在布朗大学学习物理。您可以在这里查看他的网站。


© .