如果生命的起源来自宇宙

地球上的生命是如何诞生的 ? 还是地球诞生前，生命本就存在呢 ? 1953 年，研究生命起源的著名实验由美国科学家史丹利·米勒（Stanley Miller）和哈罗德·尤里（Harold Urey）共同在实验室里模拟地球大气组成，再给予闪电和紫外线等能量注入，最终形成参与生命的重要物质 ─ 胺基酸（amino acids），有望解开生命起源的谜题。但该研究渐渐遭到质疑，有人认为当时的地球大气组成并不像实验设计的一样充满氮气、甲烷与氢气，因此胺基酸的形成也相对不稳定。后来出现了各种生命起源学说，其中有一派科学家认为生命的产生是以一种名为复制子（replicator）的小分子，能复制自己携带的遗传讯息，因而有了生命是以“DNA 为始”的说法，但该说法却存在一个矛盾点：DNA 复制遗传讯息时其实是需要蛋白质的协助，而蛋白质的合成指令却储藏在 DNA 中，难以判断谁先谁后，于是科学家便将焦点转移到 RNA 身上。

RNA 世界说

RNA（核糖核酸）由核苷酸所构成，其构造虽比 DNA 简单，但却具有 DNA 复制与储存遗传讯息的功能，并参与蛋白质合成以及调控基因表现。RNA 首次被发现是在 1868 年，当时被称作“核素”（nuclide）。到了1967年，卡尔·乌斯（Carl Woese）认为 RNA 具有催化能力，并提出 RNA 可能是最早的生命形式。1986年，诺贝尔得主沃特·吉尔伯特（Walter Gilbert）提出“RNA世界说”（RNA world hypothesis），认为 RNA 是地球上最早的生命分子，且诞生于 DNA 及蛋白质之前。随着科学进步，愈来愈多证据显示在生命演化的历程中 RNA 的确比 DNA 和蛋白质更早出现，但是否有其他物质诞生于 RNA 之前呢 ? 对此，“RNA 世界说”并未能提供确切的说明，因此科学界仍在努力寻求 RNA 之前更简单的物质存在。

图为罗塞塔号拍摄之 67P/C-G 彗星影像

来自宇宙中的生命探索

随着太空探测技术的进步，科学家开始在宇宙中探索生命起源。2004 年欧洲太空总署发射罗塞塔号（Rosetta）探测器来研究 67P/楚留莫夫－格拉希门克彗星（67/P/Churyumov-Gerasimenko ,简称 67P/C-G）。在近日，罗塞塔号发现该彗星上有大量的碱基：腺嘌呤（A）和鸟嘌呤（G），而且可能来自构造简单的有机物质。该有机物质会形成腺苷三磷酸（adenosoine triphosphate , 简称 ATP）和鸟苷三磷酸（guanosine triphosphate, 简称 GTP），而这两种磷酸正是用来建构 RNA 的材料。

由德国化学家 Thomas Carell 带领的慕尼黑大学研究团队，进一步针对彗星上发现的物质作检测，并提出嘌呤（purine）[注 1] 的合成途径，发表于今年五月初的《Science》期刊。彗星表面上的原生有机物质氨基嘧啶（aminopyrimidine）会和甲酸（formic acid）反应，合成一种名为甲酰嘧啶（formamidopyrimidines, 简称 FaPys）的物质，而甲酰嘧啶会和糖类进行缩合反应，生成嘌呤核苷酸（purine nucleosides），且有高达 60% 的生成率。研究人员表示透过甲酰嘧啶（FaPys）合成途径可以得知 RNA 诞生前的有机物质与其化学变化，使得“RNA 世界说”更加完整，同时也带来了更惊人的讯息：我们的起源可能不是来自地球，而是宇宙 !

注 1：嘌呤（purine）为一种代谢物质，是带有四个氮原子的杂环芳香有机化合物，和嘧啶（Pyrimidine）同为建构 DNA 和 RNA 的重要分子。许多嘌呤衍生物存在于自然界中，核苷酸（Nucleotide）的五种碱基中（A、C、G、T、U）的两种为嘌呤衍生物，即腺嘌呤（adenine, 简称 A）和鸟嘌呤（Guanine, 简称 G）。在 DNA 中，腺嘌呤（A）和胸腺嘧啶（T）配对，鸟嘌呤（G）则和胞嘧啶（C）配对。而在 RNA 中，则以尿嘧啶（U）取代胸腺嘧啶（T）。

延伸阅读：陈耀昌：DNA 寻根记追求族群共“荣”

参考文献：
1. Sarah Simpson 著，姚若洁译，2011，〈寻找生命的起源〉，科学人。
2. Thomas, C et al. A high-yielding, strictly regioselective prebiotic purine nucleoside formation pathway (2016) Science, DOI: 10.1126
3. http://www.genengnews.com/gen-news-highlights/comet-clues-lead-to-rna-world-revelations/81252740/

图片来源： https://en.wikipedia.org/wiki/67P/Churyumov%E2%80%93Gerasimenko

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