新研究表明外星生命可能不是碳基的

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生命需要重复化学反应。描述自我持续重复所需的各种反应和条件——称为自动催化——可以专注于在其他星球上寻找生命。(图片来源:betül kaar)

（）据美国太空网（查尔斯·蔡）：一项新的研究发现，自我维持的化学反应可能支持与我们所知的生命截然不同的生物，这些生物可能存在于许多不同的星球上，使用地球生命所基于的碳以外的各种元素。

在地球上，生命基于有机化合物。这些分子由碳组成，通常还包括其他元素，如氢、氧、氮、磷和硫。

然而，科学家们长期以来一直想知道外星生命是否会基于显著不同的化学成分而进化。例如，研究人员长期以来推测硅可能也是生物学的支柱。

“探索这些可能性很重要，这样我们就可以了解所有形式的生命可能是什么样子，而不仅仅是地球生命，”该研究的高级作者betül kaar告诉Space.com，他是威斯康辛大学麦迪逊分校的天体生物学家、细菌学家和进化生物学家。

一种对地球生命至关重要的化学反应被称为自动催化。自催化反应是自我维持的——它们可以产生分子，促使相同的反应再次发生。想象一下兔子数量的增长。成对的兔子聚集在一起，生下一窝又一窝的新兔子，然后这些新兔子长大成双成对，生下更多的兔子。不需要很多兔子，很快就会有更多的兔子。

“生命起源研究人员关心自动催化的一个主要原因是因为繁殖——生命的一个关键特征——是自动催化的一个例子，”卡卡尔说。“生命催化更多生命的形成。一个细胞产生两个细胞，可以变成四个，以此类推。随着细胞数量的增加，可能的相互作用的数量和多样性也相应增加。”

在新的研究中，研究人员寻找有机化合物以外的自动催化。他们推断自动催化有助于推动自然发生——从无生命状态到生命的起源。

科学家们专注于所谓的“配比循环”,这种循环可以产生一个分子的多个副本。这些产品可以用作起始材料，帮助这些循环再次发生，导致自动催化。

该研究的主要作者、威斯康星大学麦迪逊分校的进化生物学家彭真告诉Space.com说:“可以说，配比是独一无二的，因为这是一个产生多个输出的单一反应——它看起来很像繁殖。”。

为了找到这些反应，科学家们分析了两个多世纪以来用许多不同语言编写的数字化科学文件。“通过有效的语言搜索和翻译工具，我们能够设计和进行这种首次对自动催化循环普遍性的评估，”研究合著者、威斯康星大学麦迪逊分校的地质学家扎克·亚当告诉Space.com。

最终，研究人员发现了270种不同的自动催化反应循环。“自动催化可能并不罕见，但相反，它可能是许多不同环境的普遍特征，甚至是那些与地球真正不同的环境，”卡卡尔说。

270个循环中的大多数没有使用有机化合物。一些围绕着地球上生命中缺少或极其稀有的元素，如水银或放射性金属钍。许多循环可能只在极高或极低的温度或压力下发生。

研究人员甚至发现了四个涉及惰性气体的自动催化循环，这些惰性气体很少与其他元素发生化学反应。彭说，如果甚至像氙这样相对惰性的气体也能参与自动催化，“我们有充分的理由猜测，其他元素更容易发生自动催化”。

其中只有八个循环是由四个或更多反应组成的相对复杂的循环。270个循环中的大部分都很简单，每个循环只包含两个反应。

“人们认为这种反应非常罕见，”卡卡尔在一份声明中说。“我们证明了它实际上并不罕见。你只需要找对地方。”

研究人员指出，将多个周期结合在一起是可能的，即使它们彼此非常不同。这可能导致自我维持的化学反应，产生各种各样的分子，产生大量的复杂性。

“有了这么多可供借鉴的自动催化的基本配方，现在研究的重点可以转移到理解自动催化如何通过配比，在塑造行星的化学方面产生更显著的影响，”卡卡尔说。

科学家们希望未来的研究可以实验性地测试他们创造的这本新食谱。

“这里介绍的循环是一系列基本配方，可以以我们星球上从未尝试过的方式混合和匹配，”彭说。“它们可能会导致发现复杂化学的全新例子，这些例子在碳基甚至硅基循环过于燃烧或冻结的条件下工作。”

研究人员警告说，这些周期的可能性有多大还不确定。“不能保证我们整理的所有例子都可以在实验室运行或在其他天体上找到，”彭说。

除了这项工作可能对寻找宇宙中的生命和理解生命的起源具有意义，这项研究可能还有实际应用，例如“优化化学合成和有效利用资源和能源，”亚当说。"另一个是用化合物来完成有趣的任务，如化学计算."

科学家们在9月18日的《美国化学学会杂志》上详细介绍了他们的发现。