【发现】到宇宙中寻找生命的种子

两个月前 天文学家在距地球2-6万光年的星尘中发现了一种单糖 生命起源分子的组成部分。由此 认为地球之外存在生命的科学家 再次兴奋起来。

很多行星表面有被水之类液体冲刷过的痕迹，这都是生命的温床。　图/IC

2008年3月19日，科学家宣布，他们使用哈勃太空望远镜首次在这颗被命名为“HD189733b”距离地球63光年的太阳系外行星上找到了有机分子甲烷和水。　图/IC

关于到底有没有适合生命存在的地外区域这个问题，有两派观点是针锋相对的：《稀有地球》一书中提出，由于促成地球生命形成的各种环境条件的产生是小概率事件，所以至少在整个银河系地球是独一无二的生命居所；而《地外生存：人类文明在宇宙中的命运》一书则认为这个结论太武断，要知道，生命的顽强往往会出乎我们的意料。

2.6万光年之外的单糖
去年12 月，天文学家利用装备有灵敏的辐射热测量计的IRAM 毫米波射电望远镜，在距离地球约2.6万光年的名为G31.41+0.31的恒星形成区域中发现大量羟乙醛。它们蓄积在由尘埃和气体形成的凝结盘的内核中，因此很有可能来自于一氧化碳分子和尘埃微粒之间的简单反应。

羟乙醛是最简单的单糖形式，可以和丙烯醛反应形成核糖——构成RNA（核糖核酸）的重要成分，也被认为是早期生命起源的主要分子。这个发现被评价为一次突破，出于两个方面的理由：首先，G31.41+0.31远离充满辐射的银心，因此若生物化学过程在此间进行的话，就不会被强烈的辐射所扼杀；其次，羟乙醛的丰富储量暗示这种分子在整个星体形成区域非常普遍，这就意味着，行星成型的过程里将一直伴随了“有机体建筑材料”，涌现一些高级结构可谓机会颇多。

为什么小小RNA就能让这些科学家如此兴奋？这里有必要澄清一个认识上的误区。在过去数十年中，生命的故事被错误地以为只有DNA在唱主角。然而生物学家近来终于发现不对路了——尽管基因组工程已经完成，但结果是虫子、苍蝇和人其实都有差不多的基因数量（大约20000个左右），可见DNA并不像原先想象的那样能够解答关于生命复杂性的问题，解决这一迷惑的途径似乎藏在RNA的操作系统之中。2006年度诺贝尔生理学和医学奖授予了RNA干扰现象的发现者，RNA被视作只不过在DNA和蛋白质之间担任搬运工的看法就此被终结了！最近，加州Scripps研究所还合成了一种能够复制和进化的 RNA酶，它会在不需要任何蛋白质或其它细胞成分的帮助下自我复制，更神奇的是，复制出来的各种RNA被混合起来以后，再辅以一些原料，就能在试管中展开生存竞争：繁殖、变异，产生获胜者。

可以想象，倘若G31.41+0.31区域也能产生类似的RNA，那无疑是具有决定性意义的。

好消息确乎鼓舞人心，但德国马普学会射电天文学研究所的射电天文学家卡尔·门藤 （Karl Menten）还是提醒同仁们别高兴得太早，想想看，我们甚至并不清楚到底有多少复杂的星际分子在脚底下这个星球最初形成的动荡过程被认为激烈狂暴得无可想象中幸存下来，则如何推断发生在那么遥远空间的情形？NASA戈达德空间飞行中心天体生物学家迈克尔·马姆（Michael Mumma）对此提出了一种假设，认为羟乙醛所处的恒星形成区域最终有可能会变成彗星，糖分子“搭乘”彗星才来到那些年轻的行星上，换而言之，它不必要在残酷的造星阶段就在场接受“火的考验”。

经实验，以单糖为重要组成部分的RNA对形成生命的重要性，毫不逊色于DNA。　图/IC

宇宙的尘埃云可能形成彗星，将产生于其中的生命种子运送到宇宙其它角落去。　图/IC

可能产生生命的其它宇宙环境
活在地球上，只要是有意识的人，就无法不被关于存在的两大问题所困扰：我们是孤独的吗？我们为什么在这里？为了解答它们，人类中的智者殚精竭虑，将寻找地外生命的各种可能途径一一尝试。

不过， 外星人什么尽可以让科幻小说家去发挥，但真正的工作必须从最基本的层面来完成，对于苦苦追寻的科学家来说，一点点蛛丝马迹就足以让他们觉得汗水没有白流了。去年，哈勃望远镜和斯皮策望远镜在距地球63光年的一颗行星“HD 189733b”的大气层中发现水蒸汽和二氧化碳存在的证据。欧洲南天天文台也在迄今发现最小的系外行星——距离我们仅仅20光年远、位于天秤座内的Gliese 581 C上发现了适宜生命存在的条件，这颗超级地球每13天绕着它的母恒星运行一周，据估算其表面平均温度在0～40摄氏度之间，正是液态水允许存在的温度范围。

发现这些简单的事实就像找到了拼合模板的基础零件，使答案有了一点明朗，而接下去要面对的则是以重演来验证。其实早就有人按捺不住跃跃欲试了，科罗拉多大学的生物化学家玛格丽特·图尔伯特（Margaret Tolbert）等人想到了模仿土星的大卫星提坦的大气，去看看有没有可能得到生命物质。

提坦的外层包裹着厚厚一层有机“烟雾”，在其表层之上几百英里，紫外线的高能光子不断轰炸甲烷分子，使其发生断裂，这个光解过程制造出自由的氢和碳氢碎片(CH2)，它们的各种组合将有可能是乙烷、丙烷和乙炔等其他的有机分子。他们把甲烷气体放入一个密封的容器，同时还有另一种提坦和早期地球大气都有的重要成分——氮，然后用121纳米波长的高能紫外线照射这些气体，得到了烟雾。接下去他们充入二氧化碳，重复以上实验，再一次得到了烟雾。并且随着二氧化碳的增加，烟雾会变淡。

科学家们进行了一个假设：当只有甲烷时，分裂出去的氢原子将和碳氢基团重新反应，回到甲烷的形式——这阻止了碳氢基团之间发生组合进而形成长链的进程。但是当存在二氧化碳时，就会分解为一氧化碳和氧原子，一旦氧原子和氢原子反应产生了水，氢原子和碳氢基团结合的机会就大大减小了，如此碳氢基团之间就有了更多结合机会。如果假设正确， 这个发现也将对一个重大问题， 即 “生命是如何传遍地球的”给出重要提示。生命开始出现时，会被限制在相对小的范围内，因为它们赖以生存的营养物质区域差异很明显。但这些早期的有机生物能释放出甲烷浮到大气的上层。然后，就像前述实验所展示的那样，烟雾形成了，颗粒越来越大，最后以降雨的形式落到了地球表面各个角落，成为哺育生命的养分。

可能形成生命的其它宇宙物质
更有人对地外生命的形式提出了天马行空的颠覆。比如说，加州大学伯克利分校的生物化学工程师道格拉斯·克拉克（Douglas Clark）就不相信一定要水才能使智慧生物运转起来他在一系列工业溶剂中检验了各种酶的活性，并且有办法叫它们表现得和在水中一样好。支持他的有美国航天航空局艾姆斯研究中心的行星科学家克里斯多弗·麦克凯伊（Christopher McKay）和德州大学的天文学家Dirk Schulze-Makuch，两人都同意水成为生命润滑剂的主要原因，不外乎它恰巧是这颗行星上最丰富的液体而已，如果换到一个硫酸充沛的地方，没准就会出产那种能够豪饮硫酸的大侠，在更冷一点的行星上，甲醇、氨水乃至甲烷也都可以另立门户。火星上明显有有过大量双氧水的痕迹，这一事实不由得让那些致力于寻找火星生命的研究者们想入非非。

卡尔·萨根的《宇宙》一书中，提到水星大气中或有可能存在充满气体的有机物，如此我们不妨大胆假设：基于气泡泡而非流动的水的生命体也是可能的。同样，为什么一定要是碳呢？它给了我们多大的限制啊，比如低温下和其他原子结合得过于紧，新陈代谢因此无法进行。而硅键的作用力就要比碳键弱得多，就这一点而言用硅取代碳是个不错的选择，最大麻烦来自它总是和氧原子形成稳固捆绑，所以大多数星球上只能以岩石的形式存在。所以，有科学家断言，硅生命如果出现，那一定是在一个氧元素很稀少的星球。

NASA斯皮策科学中心的维奇·麦道斯（Vikki Meadows）等人更有闲情雅致。他们研究起了外星球的花花草草，当然，还是存在于想象中的那些。这么做的出发点也是理直气壮的：如果我们想在其他行星找到生命，就必须知道它们如何模样。地球上的植物之所以青翠碧绿，原因在于它们主要吸收红光和蓝光，并将中间部分的绿光反射回去所致。这由地球表面接收到的各种光的相对数量所决定，叶绿素的存在，能够使得地球植物最大化地摄取能量。好，前提已经有了，下面展开猜测。

行星表面会接收到怎样的光取决于它所隶属的恒星的光谱和大气的过滤作用，只要对这个条件加以改变，就完全可以营造出一个别于地球的色彩世界。举例来说，牧夫星座的行星Sigma Bootis上接收到的光可能最多集中在蓝光附近，所以长出来的植物（如果有的话）将是黄色或者橙色的；再如行星AD Leo，那里的辐射应该以紫外光为主，估计会长紫色的植物。听起来十分赏心悦目，然而目前最大的困难在于，还没有办法直接得知其他恒星系行星表面的接收光谱，从而对预测做出检验。在这方面，NASA的“类地行星发现者”卫星和欧洲航天局（ESA）的“达尔文”望远镜被寄予了厚望。