科學之謎/高空中的矽藻 太空生命是我們的祖先?

矽藻一直都被認為是地球上最基本的生命形式,『胚種論』認為,地球生命的起源就在海洋之中

大陸新聞中心/綜合報導

矽藻一直都被認為是地球上最基本的生命形式,『胚種論』認為,地球生命的起源就在海洋之中,而彗星可能將宇宙中的生命種子比如矽藻及其他生物組織帶入地球,因此,地球的生命原本就來自太空。但反對者認為,這依然是一個未經證實的假設,生命最初的起源應在行星的環境下。

人類可能太害怕在茫茫宇宙中的寂寞,所以一直都在尋找可能存在的外星人,哪怕只是最原始的生命形式。不過,有很多天體生物學家似乎想讓這件事情變得更簡單,不用費力去外太空尋找外星人,因為他們認為地球的生命原本就來自太空,是一些隕石、流星雨將生命的種子帶到了地球。

最近一位英國學者堅信自己的最新研究給這種理論提供了新證據。英國謝菲爾德大學和白金漢大學的研究小組透過探空氣球,在22~27公里高空捕捉到硅藻植物,而研究組的負責人米爾頓·溫賴特(Milton Wainwright)堅信,這些矽藻是流星雨從太空帶到地球上空的。

高空中的矽藻

英國謝菲爾德大學分子生物學與生物工程系教授溫賴特在接受《中國科學報》記者郵件採訪時,描述了他們的實驗過程。今(2013)年7月31日,英仙座流星雨光臨地球期間,溫賴特領導的聯合研究小組,將一個探空氣球在英國的北部地區發射升空。探空氣球攜帶著一種特殊的採集氣溶膠樣本的裝置,並且為了排除升空前的污染,所有設備都進行了徹底地清潔。

據中科學報報導,當探空氣球升高到平流層22~27公里的區域時,裝備裝置的抽屜打開,工作了17分鐘。採集到高空樣品後,溫賴特和他的同事們透過掃描電子顯微鏡(SEM)觀察了他們的『戰利品』:在捕獲的大量超小細菌中,一些不尋常的生物組織——矽藻細胞膜片段,引起了溫賴特等人的注意。另外,還有一團200微米互相交織的生物纖維。矽藻一直都被認為是地球上最基本的生命形式,溫賴特認為,自己有充足的理由相信,這些矽藻細胞膜的片段以及其他那些不尋常的生物組織並非產自地球,而是來自太空。

溫賴特表示,目前為止,還沒有任何大於5微米的微粒能夠被從地球表面帶到平流層,更別說是這些未知生物組織。他表示,能夠做到將這樣尺寸的微粒帶到平流層高度的活動恐怕只有火山爆發,但是在取樣的近兩年的時間裡並沒有大規模的火山噴發活動。

彗星降臨南非開普敦

『這些生物組織很有可能與宇宙塵埃有關。而且取樣的時間也剛好是在英仙座流星雨發生期間。』溫賴特在郵件中說,『2006年就曾經有研究人員在平流層較低的區域獲得流星的塵埃,高度在20公里左右。』除了矽藻細胞的片段,溫賴特和他的同事們還在樣本中發現了一種類似水生生物的組織,他說:『海水的運動很難將這種生物組織帶到如此高度的平流層中,而在宇宙中,彗星則可以提供給水生生物充足的水分。「胚種論」就認為,地球生命的起源就在海洋之中,而彗星可能是將宇宙中的生命種子比如矽藻及其他生物組織帶入地球的。』因此,溫賴特相信自己的研究為『胚種論』提供了新的有力證據。他也將自己的研究結論發表在了一本尚存爭議的《宇宙學雜誌》上。

『胚種論』新證據?

『胚種論』的出現已經有很多年。美國加州『搜尋地外智慧生命機構』(SETI)的天文學家希斯·肖斯塔克(Seth Shostak)在接受《中國科學報》記者採訪時表示,『胚種論』的觀點非常簡單,即認為生命是從一個世界傳播到另一個世界,但並不是說智慧生物所進行的星際旅行,而是指微生物在宇宙中的傳播。肖斯塔克告訴《中國科學報》記者,普遍的觀點認為,『胚種論』出現的時間大約在100多年前,提出者是瑞典化學家阿列紐斯(Svante Arrhenius,1903年諾貝爾化學獎得主)。

肖斯塔克向《中國科學報》記者構想了一幅這樣的場景:大約在40億年前,火星是一個濕潤而美好的世界,並且能夠產生一些簡單的生命形式。來自空間中的各種岩石(流星和小行星)很偶然地撞擊了火星表面,並且提供了足夠的能量,從而使一些火星『塵埃』進入太空,而這些塵埃很可能攜帶了一些微生物。在幾千年的太空旅行後,塵埃中的一部分因各種巧合降落在地球上。那時的地球還沒有生命,火星微生物『感染』了整個地球,並且開始了地球生命的故事。

『胚種論』受到的爭議很多,但也有很多堅定的支持者。溫賴特告訴《中國科學報》記者,現年74歲的英國天體生物學家錢德拉·維克拉馬辛(Chandra Wickramasinghe)就是主要的支持者之一。就在今年1月,維克拉馬辛也在《宇宙學雜誌》上發表了一篇論文,作為『胚種論』的新證據。他的證據是在一塊隕石中找到的矽藻化石,據稱這塊隕石是來自發生在斯里蘭卡的一場隕石雨中。

維克拉馬辛曾經主持過英國卡迪夫大學天體生物中心,此前,他在接受國外媒體採訪時表示,他們所研究的這塊隕石極不尋常,有疏鬆多孔的結構,其密度也比地球上所有的東西都低。因此他判斷,他所研究的這塊石頭是彗星的一部分。肖斯塔克告訴《中國科學報》記者,目前對於『胚種論』的研究主要有兩種途徑,一種是在將生存有微生物的岩石置於模仿宇宙條件的環境下,觀察微生物能夠存活多久,比如孢子。『目前實驗已經證明,它們能夠在火星到地球的旅行中存活,但是否能在到其他臨近的星球的旅途中倖存就不可知了。』另一種實驗就是研究實際的可能從宇宙中獲得的材料裡去尋找微生物的痕跡,比如宇宙塵埃或流星。

可信度受質疑

溫賴特告訴《中國科學報》記者,他們即將展開新的實驗,對他們發現的矽藻細胞膜碎片進行碳同位素分餾,以對比它們來自地球或者是宇宙的幾率。如果樣品中的碳同位素比例與地球生命體的同位素比例不同,那麼這些樣品必定來自宇宙。如果按照溫賴特的排除法,他們找到生物組織碎片似乎只有宇宙來源一種解釋,他們認為,除非能夠找到另外一種地球的大氣傳輸機制。『如果這樣,也將是一次重要的突破和改變。』他說。

溫賴特還表示,一些觀點認為,在平流層中,微生物不可能在這種低溫且高輻射的環境中存活,但他認為,正是因為這些微生物是被宇宙塵埃裹挾著,因此也成了它們的保護。就算是這些微生物沒能存活,它們所攜帶的DNA和RNA也可能讓地球上的生命基因完整。實際上,溫賴特自己也並不排除另外一種可能性,就是這些生物組織在一次重大的撞擊事件中離開了地球,而現在又回到了『老家』。

溫賴特甚至希望大陸的科學家和學生也能夠利用探空氣球到平流層中一探究竟。『這樣我們很可能給這個「空中動物園」來張合影。』肖斯塔克表示,如果溫賴特的研究結果被證明是真實的,那麼這將是非常重要的結論。他說:『在過去有很多類似探空氣球實驗都受到了天文學界的質疑。因為人們懷疑研究人員在高海拔區域找到的生物組織都是被氣流帶到高空。因此這也還是一個未經證實的假設。如果能夠在近地軌道或者月球上找到類似的物質,那麼其可信度會更高。』

同肖斯塔克一樣,其他一些天文界同行也希望這些實驗能夠有更多更有力的證據。不過,對於溫賴特以及『胚種論』的一些實驗的懷疑,還有一部分是針對《宇宙學雜誌》這本期刊。一些學者對於這份期刊的嚴謹表示懷疑,包括維克拉馬辛發表在這本期刊的論文。

美國華盛頓州立大學的天體生物學家德克·舒爾茨·馬庫什(Dirk Schulze Makuch)就認為溫賴特的研究論文發表是草率的,他認為研究組應該在發表論文前就進行碳同位素的分析,並且諮詢矽藻研究方面的專家。而馬庫什對於彗星作為生命孵化器的可能性也持否定態度,他認為,生命最初的起源應在行星的環境下。


矽藻是真核藻類的一個重要的大類群,最早的化石出現於1.85億年前左右的早侏羅世,但是根據分子鐘和沉積學的證據它們起源的時間可能更早,可能起源於二疊紀末大滅絕之後空曠的海洋中。