宇宙生命存在的研究论文

在有恰当条件前提下，生命的构成要件能够自发的聚合到一起，它们也确实这样出现过。这就是自然生成理论，或者叫做自然发生说。当然，这其中很多细节我们仍然不得而知，而且我们没有完全了解它的出现过程。或者说它能够产生的频率如何。 世界上的各大宗教在生命怎么产生这个问题上有着不同的说法，不出所料的是，他们都援引各种超自然神祇的神通之力来解释。但那些说法和赋予色彩包装的故事却不能让我们大多数人完全信服。“生命是怎么萌芽的”是最夺人眼球的问题之一，也是科学界一直探究的课题。 户谷友则（Tomonori TOTANI）是被这个课题吸引的科学家之一，时任东京大学的天文学教授，他撰写了一篇论文题目为《膨胀宇宙中生命的出现》，发表在自然科学报告网站。户谷教授的论文很大程度上依赖于一些概念。第一个就是宇宙的亘古 历史 以及体积大小，它怎么样随时间推移而膨胀，以及那些可能事件是如何发生的。其次就是RNA；论文中具体写道关于核苷酸链要有多长才能“进行一次自我复制”。 户谷教授的论文，和所有自然发生说的研究一样，都着眼于地球上最基本的生命构成要件——RNA，或者叫做核糖核酸。DNA设定的规则决定着个体生命的形态，而DNA比RNA要复杂很多。 即便如此，RNA也并不简单，以它的重要性而言，超过了太空中已知的所有化学原料或者是在行星、月球表面的发现的化学分子。但它的复杂性不如DNA，这也是为什么它更可能通过自然形成。另外在进化论学界还有一种学说认为虽然DNA搭载了构建有机生命体的指令，但是DNA基因序列的转录是由RNA来调节管理的。这被称作以RNA为基础的进化论，这一理论认为RNA受达尔文自然选择学说的影响同样是可遗传的。以下是一些RNA与DNA表象背后的理论依据。双链RNA。RNA是一串化学物质，学名核苷酸。一些研究表明，要完成被称作“生命存在”的自我复制之前，核苷酸链需要有至少40-100个核苷酸的长度才能进行。 随着时间推移，足够多的核苷酸能够形成一链以满足这个长度要求。但还有一个问题存在，宇宙中的生命是否有足够的时间来完成这个过程？不过既然我们能活到今天，这个答案显然是正面的，对吗？ 稍等！根据这篇新论文的通讯新闻稿，“…目前的估计表明，40-100个核苷酸长度这个神奇的数字在我们可观测的宇宙空间内是不可能存在的。” 这里的关键词是“可观测的宇宙”。 “不过，还有很多宇宙空间在我们可观测范围之外，”户谷教授说到。“当代宇宙学一致认为宇宙空间经历过一个时期的急速膨胀，并且催生出了广阔的扩张区域，这超出了我们能够直接观测到的边界之外。把这一部份巨大的空间因素计入自然发生模型中，在很大程度上增加了生命出现的机率。” 根据户谷教授的论文所述，我们的宇宙中“很可能包含超过10100个类似太阳的恒星，”而可观测宇宙范围内仅仅包含大约1022个恒星。我们知道生命至少出现过一次，所以自然发生出现一次也不是不可能的，虽然这个机率极其渺茫。 根据统计数据，可观测宇宙空间内的物质总量应该只可能产生20个核苷酸长度的RNA，远低于40-100这个数字。但是因为宇宙急速膨胀，还有很大部分我们无法观测到。自从宇宙大爆炸以来，射出来的光要想到达我们这里实在是太远了。 当宇宙学家们把可观测宇宙内恒星数量与无法观测宇宙内的恒星数量相加，结果可以得到10100个类太阳恒星。这就意味着还有很多物质同在这个空间，所以靠自然创造出足够长度的RNA就不仅仅是可能，而是十有八九的机会，甚至是毋庸置疑的。 在户谷教授的论文中，他阐述了尚在调查中的基本关系：“这里，我们推导出一组定量关系，它介乎二者之间，其一是要成为第一个生物聚合物所要求的最小RNA长度/分钟；其二是通过随机增加单体而期望形成具备如此长度和活性的RNA所需要的宇宙大小。”这是不是让人一头雾水？以下是一个更有利于梳理的总结。 整个宇宙比可观测部分要大很多，有可能包含了10100个类太阳恒星。将类地行星上出现RNA非有机产物的可能性比作1或者个体的话，那么最小核苷酸长度则肯定会小于约20个核苷酸，这比一开始说的最小40个核苷酸长度要小得多。 但是科学家们认为仅仅20个核苷酸长度的RNA不可能完成自我复制，至少从我们作为地球生命观察者的角度来看不会。就像户谷教授在论文中提到的那样：“至此，如果未来在地球上发现起源不同的地外有机物，它就可以说明有一个未知的机制在起作用，它使核苷酸聚合起来的速度比随机统计的过程要快得多。” 那么这个机制是什么？ 我们无法得知，但这却会是个转折点，有信仰的人们能够插话进来说一句：“当然是上帝了”。 户谷教授的研究绝不是要提供一个标准答案。但是就像许许多多的科研工作那样，他们帮助我们重新审视问题，并且邀请更多人来加入这项研究。 “正如这个研究领域里的许多同行一样，驱使我前进的同样是好奇心和求知欲。”户谷教授说。 “我在宇宙学领域的长期工作经历结合了最近RNA化学的调查研究，促使我认识到宇宙从一个非有机（无生命）状态到成为一个有机生命体，之间的经历一定存在一个合理的解释。这让我很激动，同时我希望这方面的研究能够解开生命起源之谜。” 作者：AnonymityFY：Patrick 转载还请取得授权，并注意保持完整性和注明出处

课文介绍了科学家探索地球之外是否有生命存在的艰难历程，说明到目前为止，地球之外是否有生命存在，仍然是一个未解的谜。课文从古代神话讲起，引出了“地球之外的太空中是否有生命存在”这个问题；接着概括地说明，从理论上猜测，地球绝不是有生命存在的唯一天体，但是至今尚未找到另外一颗有生命的星球；然后具体地介绍了科学家探索的历程(先研究了生命存在必须具备的条件；再根据这些条件对太阳系除地球之外的其他行星进行了分析，得出了太阳系中唯一有可能存在生命的星球是火星；然后利用宇宙飞船对火星作近距离的观测，又让宇宙飞船在火星登陆，进行了一系列的分析测试)；最后说明，人们至今尚未在地球之外的太空中找到生命，但科学家仍然相信那里存在着生命，因此，地球之外是否有生命存在，仍然是一个谜。选编这篇课文的主要意图，是通过阅读理解，学习科学家追求真知、不断探索的精神，激发学生爱科学、学科学、探索宇宙奥秘的兴趣，领悟作者采用分析、比较、排除的方法说明问题的表达方法。