生物学家通常定义“生活”作为一个繁殖、响应环境、代谢化学物质、消耗能量和生长的实体。 在这个模型下,“生命”是一种二元状态; 某物要么是活的,要么是死的。
这个定义在地球上相当有效,病毒是一个值得注意的例外。 但如果生命在宇宙的其他地方,它可能是由与我们不同的物质构成的。 它可能不像我们那样看起来、移动或交流。 那么,我们如何认定它是生命呢?
亚利桑那州立大学天体生物学家萨拉·沃克和格拉斯哥大学化学家李·克罗宁认为他们找到了办法。
他们争论仅靠这种机会并不能始终如一地产生所有生物中发现的高度复杂的分子。
为了生产数十亿个复杂物体的副本,如蛋白质、人手或 iPhone,宇宙需要一个'记忆'以及创建和复制复杂信息的方法? 这个过程听起来很像“生活”。
“电子可以在宇宙中的任何地方产生,并且没有历史,”沃克告诉 新科学家。
“你也是一个基本的物体,但有很多历史依赖性。你可能想引用你出生时的年龄,但你的某些部分已经老了数十亿岁。
“从这个角度来看,我们应该将自己视为传播信息的世系,暂时发现自己聚集在个人身上。”
沃克和克罗宁的“组装理论”预测,生物过程产生的分子一定比非生物过程产生的分子更复杂。
为了验证这一预测,他们的团队分析了来自世界各地和外太空的一系列有机和无机化合物,包括大肠杆菌细菌、酵母、尿液、海水、陨石、药物、自酿啤酒和苏格兰威士忌。
他们将这些化合物粉碎成碎片,并使用质谱法来鉴定其分子结构单元。
他们计算了从这些块中重新组装每种化合物所需的最少步骤? 他们称之为“分子组装指数”。
唯一具有 15 个或更多组装步骤的化合物来自生命系统或技术过程。
“这可能是构建蛋白质等高组装分子的细胞,也可能是制造具有更高组装价值的分子的化学家,例如抗-药物紫杉醇,”沃克和克罗宁解释道。
虽然来自生命系统的一些化合物的组装步骤少于 15 个,但没有任何无机化合物能够超过此阈值。
“我们的系统?允许我们以不可知论的方式在宇宙中寻找生命所做的事情的证据,而不是试图定义生命是什么,”沃克、克罗宁和其他人写在 2021自然通讯文章。
组装索引的美妙之处在于,它不需要外星人由与生活在地球上的生物相同的碳基有机材料制成,才能被识别。
组装索引也与外星生命是否刚刚开始出现或已经进入我们无法理解的技术阶段无关。 所有这些状态都会产生复杂的分子,如果没有生命系统,这些分子就不可能发生。
沃克和克罗宁的团队是现在申请未来 NASA 任务的装配指数为 15 的想法。
在2030年代中期,NASA 的蜻蜓将会飞过的浓厚的氮气和甲烷大气,从一个站点移动到另一个站点。
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机器人旋翼机将钻入每个着陆点的冰面并提取小于 1 克的样品。 该样本将用机载激光器进行爆破,这将分解较大的分子,以便分析岩石的化学成分。
“这是一个很好的例子,说明了对生命采取更普遍的方法的好处,因为土卫六与地球非常不同,”说沃克。
“我们不希望像地球生命这样的东西在这种环境中进化或生存,所以如果我们想知道土卫六上是否有生命,我们需要一种不可知论的技术。
“我的团队现在正在研究如何检测高组装分子。我们正在与 NASA 合作,确保他们现有的质谱仪器具有足够高的分辨率来检测高组装分子。”