就地取材构建生命

在恒星附近，复杂的有机化学物可能很常见。

纳迪亚·德雷克

虽然生命是一次复杂的“酿造”过程，但是它的一些组成成分也可以从地球的“后院”获取，并不需要从更遥远的星际空间“进口”。

在一项新的研究中，科学家表明复杂的有机分子，如组成蛋白质的氨基酸和形成核酸的环形基等，生长在处于“婴儿时期”的太阳系中的结满冰的尘埃颗粒上。高能紫外光子便可以引起吸附在颗粒冰冻外壳上的化学元素的重新排列。

如果形成这些有机成分如此容易，那么系外行星系统可能同样生长于这样一个肥沃的有机牧场。“任何有冰和高能紫外辐射的地方都在进行着这个过程，而且在宇宙中同时满足这两个条件的地方很常见。”亚利桑那州立大学的行星科学家但丁·劳蕾塔如是说。

2012年3月29日，这个新的研究刊登在《科学》杂志上。研究人员模拟了年轻的太阳星云——在太阳周围的一个由气体和尘埃混合而成的旋涡盘，一直到大约45亿年前行星开始形成时为止。这个团队跟踪了5000个尘埃颗粒在这100万年间的活动。这5000个尘埃颗粒都携带着有机分子，覆盖着由水、二氧化碳、甲醇和氨等混合物组成的冰。

“我们想确切知道在什么条件下那些冰粒子会被看到，”研究合作者、芝加哥大学的行星科学家弗雷德·切希拉说，“这是一个不稳定的环境，每一个粒子都遵循着它们自己的路径。”

处于旋涡盘平面之上的颗粒遇到稍高的温度和高能紫外光子时，冰层中简单的元素会被催化转变成更复杂的分子。在这种类型的反应中，光子打破化学键，建立高活性、准备重组的物质。该研究的合作者斯科特·桑福德称之为“不快乐的自由基和离子”。在高温使得冰蒸发后，那些元素可以找到同伴，形成新的分子。

即使生成这些重组的分子相对容易，科学家也无法真正预测将会形成哪种分子，因为这里发生的化学反应并不遵循我们熟悉的规则。美国航天局埃姆斯研究中心的天体物理学家桑福德说：“这有点像是在说，‘我将给你10种乐高积木，随意堆成你想要的组合’。”

“但是在早期太阳星云里有足够多的光子撞击足够多的尘埃颗粒，很难避免以这种方式形成复杂的分子。”切希拉说。

天体生物学家已经确定这样的分子在生命起源故事中扮演着某种角色，而且有大量证据证明它们可以在太空中存活。另外，科学家对陨石进行分解时也发现了氨基酸和碱基。

在实验室中，研究人员已经展示了这样的化合物是如何形成的。通过在寒冷的真空环境下将有机冰附着在微粒表面，然后对其进行辐照，研究团队制造了一批分子，其中包括一个可以自发组成细胞膜的分子，美国航天局戈达徳太空飞行中心的天体生物学家贾森·德沃金如是说。

负载着有机物的冰颗粒在年轻太阳的周围盘旋，最终会聚集成群。形成的团块会发展成彗星和小行星，最终通过碰撞等形式将这些分子移送到地球上。德沃金认为已经可以确定地球之外的化合物是通过这种方式转移的。目前尚不清楚有多少太空旅行者对地球上的有机化合物有贡献，但是它们传递的方式必定是很方便的。桑福德说：“如果你想要建立乐高城堡，那么让乐高积木从高空散落随意组合也不是一个坏主意。”

向地球上投掷石头并非传递有机物的唯一方式。卡内基科学研究所的地球化学家乔治·科迪说：“为了理解氨基酸是如何出现在这个星球上的，我从未觉得在地球之外找到一个氨基酸的源是必要的。但是像切希拉和桑福德提出的那样，太阳星云中大量受辐照的冰质颗粒是一个诱人的天然仓库。”

科学家仍在考虑地球上的物质是否帮助提供了有机物。尽管任何复杂的分子都需要在行星剧烈的增长痉挛中努力存活下来，但是似乎岩浆海洋和极端的温度中都有它的痕迹。地球之外的和本土上发生的一些过程可能都发挥了作用。切希拉说：“这些有机物在行星形成时会被纳入行星，或者在行星形成之后被传递到行星上。这在太空生物学方面将会很有趣。”

科学家应该很快就会对小行星上的一系列分子有更好的想法。2016年，美国航天局将会向小行星1999 RQ36发射OSIRI-REx宇宙飞船，从它的表面上刮取一些样本，于2023年带回地球。这将会提供关于早期太阳系的一些可能的线索。“对于解读太阳系的历史，任何有机分子都是很有趣的，”这个项目的首席研究员劳蕾塔说，“但是对于追踪生命的起源，我们真正关注的是有机分子构建的基础材料。”

附近成长的生命“乐高积木”暗示着在其他行星系统中也很有可能存在这种有机牧场。德沃金说：“于化学而言，这似乎很普遍。”

背景材料

这些年，科学家从陨石中已经获取了许多不同类型的复杂的有机分子。1970年，科学家在坠落于澳大利亚境内的默奇森陨石中发现了构成蛋白质的氨基酸。2011年8月，研究人员在坠落于南极洲的陨石中发现了构成核酸的环形基。一些陨石中包含在地球生物学中很罕见的分子，这强烈暗示着这些分子起源于地球之外。但是这些分子是在哪里如何制成的却不清楚。早期的理论指出，形成太阳系的大分子云中的合成物暗示着生命成分是从更遥远的宇宙空间传输过来的。但是现在看来，这些分子也可以很容易在地球的“后院”甚至是整个宇宙中类似的行星环境中生成。 D/53e5m8fdTtYc8WnpiBVDDePtlXoA4pFaocvBEheXQdueTm0WsgLlGrg31pE1ho