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地球生命的起源是偶然吗?宇宙模型帮我们寻找答案

地球生命的起源是偶然吗?宇宙模型帮我们寻找答案

地球生命的起源是偶然吗?宇宙模型帮我们寻找答案

(神秘的地球uux.cn报道)据新浪科技:国外媒体报道,科学家猜测地球的每一个角落和缝隙都存在着复杂生命,它们是由无生命物质的“随意洗牌”形成,而这些无生命物质则是构成生命的基石。即便如此,当前科学家仍缺少支持这一观点的科学依据。研究人员最近颇具创造性地探索了生命自发起源于无机物质的可能性——这一过程被称为无生源说。

Tomonori Totani教授说:“我希望至少能找到一条现实的生物起源路径,使用科学语言解释生命起源,有时人们认为无生源论的真实性非常低,并且科学领域无法解释生命的起源,作为一名科学家,我曾梦想找到能够解释早期人类如何诞生的科学谜团。”

Tomonori Totani的研究着眼关于无生源论的主要假设,即我们所知的生命起源于一个RNA世界,该假设理论认为,在蛋白质和双链遗传分子DNA(脱氧核糖核酸)出现之前,世界上主要是由类似、但效率较低的RNA分子或者核糖核酸分子起到主导作用。

在RNA世界中,RNA是第一个能够复制和储存信息,以及启动和加速化学反应的分子,这是地球上生命的两个基本特征,对于今天定义生命的基于DNA蛋白质的化学进程而言,RNA世界是一个更原始的分子世界。

虽然RNA分子很原始,但它是由许多称为单体(monomers)的化学物质构成,这些单体连起来组成聚合物。值得注意的是,RNA是由一种叫做核苷酸基的氮基分子链组成,研究人员认为,为了使RNA发挥其复制自身的基本功能,它需要由一条长度超过40-60个核苷酸基的核苷酸链组成。

那么这些由40-60个核苷酸基组成的RNA分子是怎么凭空出现的呢?只要拥有充足的时间和适当的条件,核苷酸就能随机地组织开成RNA分子,但这些实验表明,随着核苷酸链条变长,RNA数量会迅速减少,而且没有一个实验能够持续产生超过10个单体的RNA链。

Tomonori Totani的试验证实RNA聚合体可以通过一个基本的随机过程形成,但这些RNA链是不可复制的。但存在一个问题是,该聚合体很容易被误认为是长链RNA分子聚合物。

试验模型采用的是最保守的RNA聚合方法,每个单个随机地一个接一个地连接在一起,直至形成一个单体链。科学家曾指出,聚合物(每一种都是由多个单体组成)可以相互结合加速其形成过程,但是该过程“具有很强的推测性和假设性”。

科学家认为,地球形成大约5亿年后,才逐渐孕育出生命形式。据估计,在可观测的宇宙范围内有10^22颗恒星,因此在浩瀚无际的宇宙中出现生命的可能性是非常大的。但是研究人员发现考虑到地球周围的恒星以及宜居行星的数量,随机形成长度大于40个单体的RNA链可能性非常低,在可观测的宇宙中,存在宜居行星的恒星数量太少了,无生源说无法在地球生命形成的时间框架内发挥作用。

宇宙充满了神秘和未知,我们迄今探测的宇宙部分仅是冰山一角,亟待更多的谜团等待揭晓。在当代宇宙学中,人们一致认为宇宙经历了一个快速膨胀时期,产生了一个巨大的膨胀区域,超出我们可以直接观测到的范围。将体积更大的宜居行星纳入无生源论模型中,会显著增大生命出现的概率。

在138亿年前的大爆炸中宇宙诞生了,之后宇宙经历了一段持续至今的快速膨胀时期,如果我们将宇宙想象成烤箱里烘烤的一块面包,那么我们可以观测到宇宙就像一个气泡困在面团之中,气泡壁是宇宙大爆炸以来光能传播的最远距离,当宇宙像面包一样逐渐膨胀,我们所处的泡沫区域也会膨胀,而面包里的其他空气也将离我们越来越远,我们所观测到的宇宙气泡就是最大观测范围,实际上该区域并不能完全代表宇宙的全部。

据估计,整个宇宙可能包含10^100多颗恒星,考虑到宇宙庞大的恒星数量,地外生命的出现不再是不可能,而是极有可能存在!

这对于RNA世界假说而言可能是一个好消息,尽管这可能意味着宇宙中探索生命是无止境的,如果生命最初是从RNA开始,那么地球生命将由产生长链RNA聚合体这一罕见机会创造出来的,最有可能的是,在可观测宇宙范围内,地球是唯一存在生命的星球,预测未来对地外生命的观测和探索将不会产生任何积极的结果。

如果在我们所处的宇宙其他区域偶然发现了地外生命,它们很可能与地球生命起源相似,生命可能搭乘彗星和小行星穿越星际空间,在某处宇宙空间播下生命种子。




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