我們來(lái)自何方?這個(gè)頗具哲學(xué)意味的通常答案是:我們是從原始生命進(jìn)化而來(lái)的。生命出現(xiàn)的早期是化學(xué)進(jìn)化階段。起先是無(wú)機(jī)物,然后逐步合成了有機(jī)物,在有機(jī)物的基礎(chǔ)上出現(xiàn)了生命。
這個(gè)過(guò)程并不是孤立的,我們和宇宙有不能分割的聯(lián)系。大約在45億到46億年以前,地球——以及整個(gè)太陽(yáng)系的輪廓——誕生了。科學(xué)家推測(cè),原始地球是一個(gè)嚴(yán)酷的環(huán)境,上面只有一些簡(jiǎn)單的物質(zhì),強(qiáng)烈的陽(yáng)光直接照射到地面,簡(jiǎn)而言之,那不是一個(gè)人類(lèi)能夠適應(yīng)的環(huán)境。
美國(guó)芝加哥大學(xué)一個(gè)年僅23歲的年輕研究生米勒,進(jìn)行了一個(gè)著名的實(shí)驗(yàn)。在這個(gè)實(shí)驗(yàn)中,米勒把密閉的循環(huán)裝置中充入甲烷、氨氣、氫氣和水蒸氣,然后通入電火花(這是為了模擬地球的環(huán)境)。幾天之后他得到了若干種有機(jī)物。這說(shuō)明在自然條件下,無(wú)機(jī)物可以合成有機(jī)物。
太陽(yáng)系誕生的早期,行星際空間中遍布大量的小天體。它們橫沖直撞。地球當(dāng)然也不能免遭這種打擊。附著在宇宙塵埃、小行星和彗星上的簡(jiǎn)單化合物在陽(yáng)光的照射下形成了有機(jī)物,比如氨基酸。當(dāng)這些行星際物質(zhì)撞擊地球的時(shí)候,同樣也把這些基本的有機(jī)化合物帶到了地球上。1961年,有人提出,地球誕生的早期從行星際物質(zhì)中得到了大量的有機(jī)物。事實(shí)上,科學(xué)家已經(jīng)從隕石中找到了氨基酸、羧酸和嘌呤這樣的基本有機(jī)物。
那么為什么要尋找糖類(lèi)物質(zhì)?我們知道,氨基酸可以合成蛋白質(zhì),它是生命的基礎(chǔ)。嘌呤可以用來(lái)合成DNA和RNA,它們是生命遺傳的基礎(chǔ)。而糖類(lèi)也扮演著重要的角色。糖類(lèi)物質(zhì)是細(xì)胞的“外殼”(你每天穿的棉質(zhì)襯衣也是一種糖,稱為纖維素)。脫氧核糖(一種含有5個(gè)碳原子的糖類(lèi))是DNA的重要組成部分。糖類(lèi)還能維持生命。從我們的生活經(jīng)驗(yàn)就能知道,不能進(jìn)食的病人往往依靠葡萄糖維生。
20世紀(jì)60年代,人們發(fā)現(xiàn)了被稱為Murchison和Murray 的隕石。Murchison于1969年降落在澳大利亞,是一塊很著名的隕石。Murray更早一些,它的有機(jī)物含量和Murchison差不多。它們是碳質(zhì)球粒隕石。后來(lái),科學(xué)家在這些隕石中找到了氨基酸。有人聲稱在某些隕石中找到了糖類(lèi)物質(zhì)。然而,一個(gè)很關(guān)鍵的問(wèn)題是,如何確定那些糖類(lèi)物質(zhì)是隕石原來(lái)就含有的,還是它落在地球上之后被當(dāng)?shù)氐挠袡C(jī)物污染所致?長(zhǎng)期以來(lái),這個(gè)問(wèn)題得不到回答。
后來(lái),美國(guó)宇航局艾姆斯研究中心的科學(xué)家使用了一種新的方法尋找隕石中的糖類(lèi)。糖,也被稱為碳水化合物(這是一個(gè)有點(diǎn)過(guò)時(shí)的名字,因?yàn)楝F(xiàn)在人們都知道糖不是簡(jiǎn)單的由碳和水組成的,比如單糖就是含有多個(gè)羥基(—OH)的醇或者醛)。
糖是由碳、氫和氧組成的。在自然界,各種元素都有它的同位素。一種元素的不同種同位素含有相同數(shù)量的質(zhì)子和不同數(shù)量的中子。一種元素同位素之間的化學(xué)性質(zhì)大致相同。但是通過(guò)儀器可以把它們區(qū)分開(kāi)來(lái),比如用質(zhì)譜儀??茖W(xué)家選擇Murchison和Murray作為研究對(duì)象。他們測(cè)定了隕石中糖類(lèi)所含的13C和 2H (碳和氫的同位素)。一般來(lái)說(shuō),一種化合物中的某種元素有不同的同位素。比如可能這個(gè)糖分子含有幾個(gè)13C,那一個(gè)糖分子含有幾個(gè)12C??茖W(xué)家發(fā)現(xiàn),Murchison和Murray中的13C和 2H含量較豐富,說(shuō)明這些糖類(lèi)物質(zhì)不是來(lái)自地球,而應(yīng)該是原來(lái)就保存在隕石中的。
糖類(lèi)是太陽(yáng)系的早期由水和一些簡(jiǎn)單的化合物在陽(yáng)光的作用下形成的。大量含有有機(jī)物的天體撞擊地球,給地球帶來(lái)了數(shù)量巨大的有機(jī)物。這些有機(jī)物富集起來(lái),從而為生命的出現(xiàn)提供了化學(xué)基礎(chǔ)。
新確認(rèn)的糖類(lèi)物質(zhì)包括二羥基丙酮和甘油等若干種糖類(lèi)和類(lèi)似的化合物,葡萄糖的存在也有了初步的證據(jù)。當(dāng)然,科學(xué)家使用的方法還只能說(shuō)明總體上隕石中的糖類(lèi)來(lái)自外太空,而不能具體說(shuō)明哪些糖分子是外來(lái)的。盡管如此,科學(xué)家還是相當(dāng)高興。他們樂(lè)觀地相信,這一發(fā)現(xiàn)表明宇宙中到處都有可能合成生命活動(dòng)所必需的有機(jī)物。
地球生命源于外太空的理論,自從推出以來(lái)一直在自然科學(xué)界引起激烈爭(zhēng)論。而在隕石中發(fā)現(xiàn)糖類(lèi),雖然尚不足以起到蓋棺定論的作用,但至少使有關(guān)生命來(lái)自外星的理論多了一條論據(jù)。或許,地球生命真是起源于太空呢?這是個(gè)有趣的假設(shè)。倘若有一天能得到最終認(rèn)證,那么我們?cè)趯ふ疑钸h(yuǎn)古的祖先時(shí),可能就不僅僅是掘地三尺了。
隕石不遠(yuǎn)萬(wàn)里給我們帶來(lái)了許許多多的神秘信息,不管怎么樣,這應(yīng)該算得上是件有科學(xué)意義的事情。在隕石中發(fā)現(xiàn)糖類(lèi)物質(zhì),給了我們一把珍貴的鑰匙。
編輯/梁宇清