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地球生命起源於火星﹖
過去早有人提出地球生命可能起源於火星。那時是基於「生命能進化到今天這麼複雜的程度﹐地球年齡還不夠長」這一論據。現在﹐科學家又從另一個角度提出了同樣的觀點。
1871年達爾文給朋友寫信﹐描述他對地球生命誕生的搖籃的推測時﹐他認為只要在濕潤的環境下﹐準備好適當的材料﹐再給一點光照或電火花的刺激﹐生命就可從無到有被製造出來。自那以後人們還提出過另一些生命起源的假說﹐有說誕生於海底熱液附近﹐有說是在冰川中… …但不管怎麼說﹐包括達爾文的假說在內﹐它們都有一個共同點「生命的誕生離不開水」。因為生命賴以生存的大量生化反應只有在水中才能進行。
不過照美國合成生物學家的看法﹐這些假說都錯了﹕「水不見得是生命誕生的必要條件」。我們這顆行星的表面﹐70%都被海洋所覆蓋著。我們身體重量的60%也都是水。對地球生命而言﹐水是溶解有機分子的「完美溶劑」﹐有了它才能完成生命活動的核心過程。幾乎沒有生命能長期脫離水而生存。
但這個「完美溶劑」也是個大麻煩。生物大分子不僅僅是「溶解於水」這麼簡單﹐水分子中富含電子的氧原子會攻擊這些大分子﹐讓它們七零八落。眼下你身體裡一個個細胞中的DNA﹐正以每秒好幾次的速度被撞壞﹐這都是拜水所賜。生命只有通過不停修補才能維持自身的完整。
對於今天的生命來說﹐修補當然不是什麼難事﹐但對於最初的生命﹐因為複雜程度不夠﹐它們很可能「傷不起」。在一種至今占主流地位的理論中﹐RNA被描述成第一種能夠自我複製的分子是DNA的先驅。RNA是由核甘酸組成。核甘酸是一種複雜的有機大分子﹐由鹼基和核糖兩部分組成。數十年的研究表明在水中合成核甘酸其實是件很棘手的工作﹐在自然界幾乎很難自發地完成。
10年前科學家證明硼酸鹽可以在搭建核糖的過程中充當「腳手架」。如此一來生成核糖就不需要人工干預﹐更有可能自然地發生了。但是怎麼把核糖接到鹼基上仍不得而知﹐直到2012年科學家終於提出了一個大膽的建議﹕「只要把水換成另一種有機溶劑﹐比如甲酰胺﹐那麼這些組分就能立即粘合在一起﹐連接成一條完整的RNA。」。早期地球大氣中的氫氰酸溶於水會生成甲酰胺。甲酰胺的沸點比水高﹐因此在環境溫度很高時水或許已蒸發殆盡﹐甲酰胺卻只是變得更加濃縮而已。而作為「腳手架」的硼酸鹽廣泛散佈於今天的地表。科學家在當今的地球上找到了一處地方﹐那裡既酷熱難當又出產硼酸鹽﹐這就是美國加利福尼亞州的死亡谷。研究人員認為誕生生命的搖籃可能和那裡的條件非常相近。
但研究人員的這個說法被美國天文學家約瑟夫·柯什文克挑出兩個大漏洞。首先﹐當今世界上的硼酸鹽礦物全是在較年輕的岩層中找到的直到距今大約30億年前﹐硼酸鹽在地表的富集程度才足以啟動生命起源的進程﹐這比地球生命的出現在時間上晚了近10億年﹐而在那之前沒有任何證據表明硼酸鹽足夠富集。
其次﹐像死亡谷那樣乾燥酷熱的環境﹐在早期地球上真的很普遍嗎﹖放在10年前﹐也許所有人都會覺得這不是個問題。然而近10年來﹐越來越多的證據表明﹐早期的地球並不乾燥﹐地球在童年就是濕漉漉的﹐陸地恐怕只佔到地表的5％~10%。有人甚至猜想﹐當時根本就沒有一塊乾燥的陸地。
這些問題使柯什文克提出一個更離經叛道的結論﹕「如果最初的生命不需要水﹐那它就不可能起源於地球。」他認為﹐很可能起源於火星。如果生命起源需要乾燥的環境﹐火星確實佔盡天時地利。首先﹐火星的乾旱是眾所周知﹐儘管它的北極地區一度有過水﹐但它南部的高地從來沒有被水淹沒過。其次作為與地球最相似的行星﹐在誕生之初火星和地球的大氣也應該有著相似的組成。地球大氣中所含的氫氰酸﹐在火星大氣中也應該有﹐所以製造甲酰胺也不是個問題。最後﹐就在2014年科學家對一塊有著13億年歷史的火星隕石進行分析之後﹐證明其中富含硼元素﹐硼酸鹽的存在看來也毫無懸念。這樣一來﹐有了溶解有機分子的「完美溶劑」甲酰胺﹐又有搭建核糖「腳手架」的硼酸鹽﹐生命就有可能誕生出來。
所以﹐我們今天所熟悉的細胞生命﹐可能就是最先在火星上誕生的。之後﹐一顆小行星撞擊了火星表面﹐將攜帶細胞的岩石和冰塊大塊大塊地拋出火星﹐它們中的一些抵達了地球。但這裡依然留下了一條「大尾巴」﹕誕生於乾燥之地的生命到達濕漉漉的地球之後﹐怎麼能適應得了呢﹖若說它們後來克服了這個困難﹐那與水的「第一次親密接觸」必定曾讓它們「痛不欲生」。
不管這個假說對錯如何﹐至少它開闊了我們的思路﹕「水未必是生命誕生的必要條件」。當有人執著於「生命離不開水」這一信條時美國宇航局和其他地方的一些科學家老早就把這一信條扔至一邊了。除了地球和火星之外﹐太陽系裡最可能有生命的星球當數土衛六。它是土星最大的衛星。「卡西尼號」探測器從2004年起就開始對土衛六進行了細緻的考察。但土衛六的海洋並非蓄滿水而是甲烷和乙烷這些烴類物質。土衛六上寒冷刺骨﹐溫度低達零下180℃﹐生命即便存在﹐也沒法用和地球生命相似的辦法生存。實驗模擬確認﹐儘管這顆星球這麼寒冷﹐其表面仍然能生成構成蛋白質的基本單位氨基酸。
生成構造生命的基本物質的途徑是如此多種多樣﹐無論生命起源時需不需要水﹐在尋找外星生命的時候﹐我們都應該放飛想像﹐不能被已知的東西限制住。
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