生命起源的新化學配方:指引我們前往外星人居住的遙遠星球
一個由科學家領導的研究小組利用化學組合的限制編寫了一本食譜,其中包含數百種有可能產生生命的食譜。遙遠星球上的生命–如果存在的話–可能與地球上的生命完全不同。但是,宇宙的儲藏室裡只有那麼多化學原料,也只有那麼多混合它們的方法。由威斯康辛大學麥迪遜分校科學家領導的研究小組利用這些限制,編寫了一本包含數百種有可能產生生命的化學配方的食譜。 生命需要化學反應的重複。描述自我維持重複所需的反應類型和條件(稱為自催化反應),可以讓我們專注於尋找其他星球上的生命。資料來源:Betül Kaçar他們的配料表透過指出最有可能的條件–行星版的混合技術、烤箱溫度和烘烤時間–使食譜組合在一起,從而使尋找宇宙中其他地方的生命成為重點。研究人員說,從基本的化學成分到細胞新陳代謝和繁殖的複雜循環,生命的定義不僅需要一個簡單的開端,還需要重複。美國國家航空暨太空總署(NASA)支持的天體生物學家、華盛頓大學麥迪遜分校細菌學教授貝圖爾-卡查爾(Betül Kaçar)認為,生命的起源確實是一個從無到有的過程。但”無中生有”不可能只發生一次。生命歸根結底取決於化學和條件,它們能夠產生一種自我複製的反應模式”。Betül Kaçar 是美國國家航空暨太空總署支持的天體生物學家,也是威斯康辛大學麥迪遜分校的細菌學教授。資料來源:威斯康辛大學麥迪遜分校化學反應產生的分子會促使相同的反應重複發生,這種反應稱為自催化反應。在9 月18 日發表於《美國化學學會雜誌》(Journal of the American Chemical Society)上的一項新研究中,卡查爾實驗室的博士後研究員彭震(音譯)與合作者彙編了270 種分子組合,涉及元素週期表中所有基團和系列的原子,這些分子組合具有持續自催化的潛力。”人們認為這類反應非常罕見,”Kaçar 說。”我們的研究表明,這種反應其實並不罕見。你只需要找對地方。”研究者的研究重點是所謂的比例反應。在這些反應中,含有相同元素但電子數或反應態不同的兩種化合物結合生成一種新的化合物,其中的元素處於起始反應態的中間。扎克-亞當是威斯康辛大學麥迪遜分校的地球科學教授。資料來源:威斯康辛大學麥迪遜分校 這項研究的合著者、研究地球生命起源的威斯康辛大學麥迪遜分校地球科學家扎克-亞當(Zach Adam)說,為了實現自催化,反應的結果還需要為反應的再次發生提供起始材料,因此輸出變成了新的輸入。配比反應會產生一些相關分子的多個副本,為自催化反應的下一步提供材料。亞當說:”如果條件合適,你可以從相對較少的輸出開始。”每當你進行一次循環,你就會吐出至少一個額外的輸出,這就加快了反應的速度,使反應發生得更快”。自催化作用就像不斷增長的兔子群。成對的兔子走在一起,生出一窩新兔子,然後新兔子長大,自己配對,生出更多的兔子。不需要太多的兔子,很快就會有更多的兔子。然而,在宇宙中尋找柔軟的耳朵和毛茸茸的尾巴可能並不是一個成功的策略。相反,Kaçar希望化學家們能從這項新研究的食譜清單中提取一些想法,並在模擬外星廚房的鍋碗瓢盆中進行試驗。“我們永遠無法確切地知道這個星球上究竟發生了什麼,從而產生了生命。我們沒有時光機,」Kaçar說。”但是,在試管中,我們可以創造多種行星條件,以了解維持生命的動力如何首先進化。”Kaçar領導著一個由美國國家航空暨太空總署(NASA)支持的名為”MUSE”的聯盟,即”跨時代金屬利用與選擇”聯盟。她的實驗室將重點研究包括鉬和鐵元素在內的反應,她很期待看到其他人從新食譜書中最奇特、最不尋常的部分中烹飪出什麼。卡爾-薩根(Carl Sagan)說過,如果你想從頭開始烤餡餅,首先你必須創造宇宙,Kaçar 說。”我卻認為,如果我們想了解宇宙,首先我們必須烤一些餡餅。”