2009年3月24日 星期二

天宇探索﹕生命起源的新發現


[編者按] 美国宇航局在2000年代初的几年内提出了一项雄心勃勃的天文生物学研究计划, 它包括了十项科学目标,其中的第一项目标便是了解生命如何在地球上开始的。我们这个人口爆炸、生态恶化的星球随时都会弃人类而去,因此,寻找可居住的行星早已成为科学家们竞相探讨的课题,但目前对于在行星系统中有适合生命居住的行星数目的知识乃是相当少的;要估算出在可居住的行星上产生生命的比例,最关键的是要弄清楚生命是如何产生的。我们重视和关注对生命起源的研究,是因为当代命学所要了解和把握的人类命运在很大程度上也有赖于这方面信息的积累和认识的深化。生命起源的知识会有助于我们深入思考人类个体自我的本质所在, 从而加深我们对自身命运的认识。为此,本网今天刊发美国宇航局最新披露的有关研究进展报道, 供有兴趣的读者参考。

〔本网訊〕在美国国家科学院召开的学术会议上, 美国宇航局哥达特航天中心研究人员格拉文(Daniel Glavin)发表了一篇据称有可能找到生命起源的论文,他表示:“有一种学说认为,生命分子,如氨基酸,是在太空中形成后,通过陨石带到地球来的。而我们发现的证据,有助于解释生命分子为何都是左旋式同分异构体,从而支持了这一学说。”近四年来,格拉文所在的研究小组仔细分析了一种叫做碳质球粒的陨石样品,他们发现了一种叫做缬氨酸的氨基酸;同时发现,三种碳质球粒陨石上含有的这种左旋氨基酸都大大高于右旋氨基酸。格拉文说:“在很多陨石样品上发现如此高比例的左旋缬氨酸,即认为地球上的原始氨基酸分子是通过类星体和彗星的携带进入地球的,这就是地球上一切生命的蛋白质基础为何都是左旋氨基酸的根源。”在辐射或高温条件下,所有氨基酸都能经过化学反应从左旋变成右旋,或者相反。科学家之所以把目光放在缬氨酸上,就是因为这种氨基酸的同分异构体一旦形成,就能存在数十亿年而丝毫不会变构。而且,缬氨酸在生命体内几乎不存在,这就说明陨石上存在的左旋缬氨酸是不可能受到地球生命物质的“污染”而得来的。格拉文说:“我们所研究的那些陨石样品,都是在地球形成以前就形成的,都是45亿年前的事情了。我们确信,这种导致左旋缬氨酸含量过高的过程,也一样会使我们所研究的陨石样品上其他种类的左旋氨基酸含量更高,只是经过漫长的岁月之后,其他种类的左旋氨基酸更容易消失。”该研究小组所发现的现象与美国亚利桑那州立大学两位博士John Cronin和Sandra Pizzarello早在10年前发现的一种陨石上含有过量的缬氨酸的现象不谋而合。格拉文说:“我们所用的分析技术并不相同,但在另一种陨石上首次发现同样含有缬氨酸。这种陨石的来源是另一颗彗星。”根据这个研究小组的观点,如果这种“左旋优先”现象起源于太空,那么尽管在了解生命起源方面的可能性有所提高,但人们在太阳系内部寻找天外生命的努力也将变得更加困难。有科学家表示:“如果我们能够在太阳系其他地方发现生命的话,也可能只是微生物——要证明某种微生物是否真正属于天外生命,仍存在一个最关键的问题,那就是要证明我们所研究的陨石样品上的生命分子不是受到地球上的生物分子‘污染’得来的。如果我们发现陨石上的氨基酸都是右旋的,那么我们就可以明确地判断出这种氨基酸绝不是地球上的东西。但如果生命对左旋氨基酸的优先选择性起源于太空,那么这种现象就可能延伸到整个太阳系。这样一来,假如我们能够在火星上找到生命痕迹,它们也应该都是由左旋氨基酸组成的。不仅如此,如果这种对氨基酸的优先选择机制早在生命起源之前就已存在,那就说明在生命出现以前,必定存在一种比生化反应还要早的化学反应过程。如果这一过程能够在地球上完成,那么在太阳系的其他地方也很可能应该完成了,因为太阳系其他地方也可能有合成生命的原料和条件,例如火星深处、土卫六等卫星的冰质外壳深处可能存在的海洋等地方。”
注释:
1. 本文转载自"天益社区(http://bbs.tecn.cn/),科学精神版", 原标题《美科学家找到生命起源新线索》, 作者:柯新玮, 原载《科学时报》 , 2009-3-23; 本帖原编辑的最后评论: 在太阳系内必然有一处首先完成了从有机小分子到氨基酸的转变,另外地球上也能自发形成氨基酸,关键在于左旋氨基酸究竟有何优势,从多种有机分子的竞争中脱颖而出。另外文中有处严重误译:“类星体”应该改为“小行星”(asteriod)。标准中文科技用语中“类星体”(Qursar)是银河系外的特殊天体,距离我们异常遥远.
2. 本网编辑此文时参考并引用了科学出版社2005年1月出版的《21世纪100个交叉科学难题》中"宇宙中的生命"一文,特向作者,中国科学院国家天文台研究员赵永恒博士致谢.
3. (点击可放大)右上图: 陨石撞击地球的情景.

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