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外星人存在吗? 探索生命起源

报道|游燕燕   图|受访者提供/网络

“到底有没有外星人存在?”这是库汉仟德鲁博士(Kuhan Chandru)时常被问到的问题,他是一位天体生物学家。或许,有些人会误以为天文学家和天体生物学家的性质差不多,其实差很多,两者的共同点是研究项目都跟太空有关,但天体生物学所涵盖的学科范围更广泛。 

天体生物学家是做些什么的?天体生物学的研究涉及3件事,即寻找生命的起源、寻找外星人,还有生命的未来。 

库汉可以说是大马罕见的天体生物学家。虽然国内有不少天文学家和天体物理学家,但他认为目前除他以外,应该没有其他活跃和致力于研究生命起源和寻找外星人的天体生物学家。 

他于2005年毕业于马来西亚登嘉楼大学的海洋生物学(荣誉)学士学位;2008年毕业于马来西亚博特拉大学的环境污染(有机地球化学)硕士学位;2013年毕业于日本横浜国立大学的先进材料化学博士学位。他在欧洲、日本和大马的生物化学、有机地球化学和软材料的多学科研究中表现出色,多年来一直专注于研究天体生物学。

无法回到过去 

想也想不透,生命起源要怎么研究?连库汉也说:“我们永远不会知道地球的生命起源,因为没有时光机可以回到过去,见证地球上发生化学和地质的相互作用。事实上,地球上的生命起源用了大约0.5到10亿年的时间来发生,我们根本无法在人类生命的时间尺度上见证它。”

既然如此,在毫无证据之下,我们如何知道那些关于生命起源的叙述是真是假?“所有关于生命起源的叙述都是天体生物学家们现今正在研究的项目,以证明其合理性的假设。所有生命起源的叙述都是有缺陷、不完美的,因为它仍然是一个正在研究中的项目。 

“不过,大多数生命起源的叙述都是基于天体生物学家对地球生命的了解。我们大多数人正在做的是研究所有相关的叙述,而随着新科技的出现,例如更先进的望远镜(如詹姆斯韦布空间望远镜(JWST))和太空漫游车(如毅力号(Perseverance)火星探测车),人们可以提出更好、更多关于宇宙生命的问题。” 

他坦言,他知道自己这一辈子都无法解开生命起源的奥秘,所能做的只有在有限的时间内活跃从事相关研究,以便未来的研究人员能够使用更好的分析技术和设备继续钻研。

探研已知生命的运作

生命究竟是怎样起源的?这个问题存在着多种臆测和假说,并有很多争议。现在学术界普遍接受的是化学起源说。这一假说认为,地球上的生命是在地球温度逐步下降以后,在极其漫长的时间内,由非生命物质经过极其复杂的化学过程,一步一步演变而成的。 

库汉解释,所有的生物都只是外表不同,但内部都有相同的分子和系统。普遍上,生命的基本化学物质包括脂肪(脂质)、蛋白质(氨基酸)、DNA/RNA(糖)和水。当中,脂质起着膜的作用,蛋白质作为构建块,DNA/RNA作为遗传物质,而氨基酸是蛋白质的单体。 

“有趣的是,生命只利用20种氨基酸来形成蛋白质(称为蛋白质氨基酸)。当氨基酸相互连接时,它们通过形成肽键而成为多肽。蛋白质是大型多肽的组合。至于遗传物质,有由核酸组成的DNA和RNA。它们都由核糖、磷酸基团和碱基组成。碱基很重要,因为它用于转录和翻译,这两个过程都是构建生命的基础。 

“当你把所有的成分放在一起时,你就会得到生命吗?不,除非你将它们放入细胞中,细胞可增加浓度并将分子与外界分离,否则所有这些分子只会漫无目的地流动。”

唯一生命例子

一般来说,生命起源研究分为“自下而上”策略或“自上而下”策略。前者包括使用上述基本化学物质并将它们置于某些可行的环境压力下,看看它们有什么变化;而后者的方法着眼于现代生物学,并利用相关的信息推断最简单的生物。

库汉指出,上述就是天体生物学家目前所知道的关于生命的运作,从中也了解到要证实生命起源叙述的唯一方法就是实际制造合成生命,以便能够将合成生命与当今生命进行比较。如果有一天真的找到外星人,他们就可以将外星生命与地球生命进行比较。可是,制造合成生命困难度极高,地球生命目前是唯一的生命例子。因此,天体生物学家便认为地球生命是在别处寻找生命的最佳模板。 

“地球生命所做的,如复制和新陈代谢可能与外星生命相同。然而,鉴于不同的行星具有不同的剖面,外星生命可能使用某些化学物质来形成生命的过程,以及它们与环境的相互作用方式将有所不同。地球的化学剖面随着时间的推移塑造了地球上的生命,所以拥有生命的行星也应该会以不同的方式塑造其上的生命。” 

以地球生命为模板 

关于外星人是否存在的问题,他也耸耸肩说:“不知道。目前还未有任何实际证据证明外星人真的存在。”那么,要如何寻找外星人?如上述所说,天体生物学家目前是以地球生命为模板寻找生命。他特别强调,天体生物学家所说的“外星人”是微观的,而不是电影中出现的智能外星生命。 

“因此,要寻找地球生命以外的生命标志,先确定生命起源和制造合成生命具有潜在价值,以将其与当今生命进行比较。通过这种比较,可以打开或扩大探测外星微观生命的范围。” 

探研模拟地球化学环境

说到关于生命起源的研究,库汉提到一个值得注意的要点。虽然古代地球上有一些生物分子,但大多数化学物质都是非生物分子。大多数生命起源研究的重点是,通过在古老的模拟地球化学环境中模拟化学物质,使生物分子以某种方式融合成为我们所知道的生命。 

然而,迄今为止,生物分子无法通过自然的地球化学模拟形成类似生命的结构,从而成为功能齐全的生命。因此,他和来自美国、英国、日本和印度的合作伙伴和学生组成一个小组,目前正在积极展示使用任何古代非生物化学(并非生物分子)来表明化学进化的叙述。换句话说,就是表明可以使用非生物分子形成高级化学结构。

通过实验建立叙述 

自2018年以来,他们一直积极展示上述要点,并正在通过实验和理论工作为此建立一个叙述。尽管他们使用的示例仅来自某一组化学物质,但它也可以应用于古代地球上存在的其他化学物质组。 

“我们想展示的是非生物分子在生命的早期发展中发挥积极、但作用却被抹去的可能性,并且有可能这种非生化物质也可能在外星生命中普遍存在。在古代地球(和其他行星)中有许多这样的非生物分子,我们希望能够更多探索它们制造类似生命结构的化学潜力。鉴于我们迄今为止在顶级科学期刊上发表的实验结果,我们希望让下一代科学家相信我们的替代生命起源叙述是合理的。”

探研长生不老的可能

有趣的问题来了,人类是否有长生不老的可能?库汉给了一个有趣的答案。 

他说,人类不会自然而然地长生不老,但随着医学科技的发明和医疗保健系统的先进发展,通过减少或延缓衰老来延长寿命的发明物已经诞生。因此,他预测随着细胞水平抗衰老研究的推进,人类的衰老进程会产生变化,比如看起来和感觉像40余岁,实际上是80岁,并且能活到150岁。 

通过观察一些职业远动员和好莱坞明星,他认为人类抗衰老已经有了隐约的“成功”迹象。

最前沿医疗干预

比起一般人,名人比较容易得到最前沿的医疗干预以保持年轻和活跃。“就以足球圈名人克里斯蒂亚诺(Christiano Ronaldo)或兹拉坦(Zlatan Ibrahimovic)来举例吧!足球是一种对体力要求很高的运动,但他们仍然能够发挥顶级水平以上的表现。我怀疑他们已经是早期抗衰老研究的受益者。因此,在不久的将来,我们将看到越来越多的职业球员和运动员在30岁之后仍然能够继续他们的职业生涯。 

“可惜的是,这种干预需要一段时间才能以更便宜的价格向一般公众开放。因此,这一代人可能活不到足够长的时间来享受这些福利,下一代人可能有机会。” 

探研天体生物学知识

据悉,大马并没任何大学开办天体生物学课程,而且天体生物学涵盖的领域太广泛,只专研单一学科绝对不足够的。库汉指出,钻研天体生物学需具备许多不同领域的知识,包括生物学、化学、物理学、地质学、天文学和哲学等等,并认为目前应没有任何领域像天体生物学一样需具备如此多学科教育。

当然,要在同一时间掌握这些知识是非常困难的,他建议本科生可以在进修更高学位时更换领域,这样至少对其中一些领域有所掌握。

不同思考方式

“通常,我会建议本科生报读基础硬科学课程时选不同领域的科目。掌握这些知识对进入天体生物学研究领域非常有用。来到博士学位,研究天体生物学相关项目的博士需要有资格成为实习科学家。然后,他可在不同但相关的天体生物学研究领域担任几个博士后的职位。这整个过程将能够培养一位专业的天体生物学家。” 

他强调,天体生物学肯定不会让科学家变得富有,也不会像工程、绿色能源、环境等领域发表数量惊人的科学论文;不过,天体生物学家撰写的大多数科学出版物都具有新闻价值,但这并不是成为天体生物学家的最大好处。

“我认为最大的好处是天体生物学的多学科培训将训练一个人以不同的方式思考,并使科学家本身和大众能够对宇宙有更丰富和更全面的理解。对我来说这样的人生值得!”

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