在实验室中消除生命的痕迹有助于NASA科学家研究其起源

在美国宇航局喷气推进实验室的起源和可居住性实验室，您可以在试管中找到一个世界 - 特别是对早期地球的简化模拟。通过重新创造大约4亿年前在我们星球上发现的条件，科学家们可以缩小当时可能发生的化学反应的范围 - 包括那些可能对这里生命出现至关重要的化学反应，或者可能预示着另一个世界存在生命的反应。

去年，JPL起源和宜居性实验室的研究人员模拟了早期地球的化学反应，并进行了与新陈代谢有关的关键化学反应，新陈代谢是生物体将燃料（如阳光或食物）转化为能量的过程。地球的第一批生命形式是否用与今天生物体相同的化学反应产生能量？

回答这个问题的第一步是找出这些反应在早期地球上是否可能。在生物体中，这种反应只发生在膜内（例如活细胞的保护墙），这只是为什么这些反应是否以及如何在生命形成之前发生是一个悬而未决的问题之一。

该实验室的工作属于一门被称为天体生物学的学科：研究宇宙中生命的起源、进化、分布和未来。这些线索都联系在一起，因此试图了解生命在地球上是如何形成的，也将有助于科学家在其他地方寻找生命。事实上，在另一项研究中，实验室团队研究了了解地球上生命的起源如何帮助科学家解释可能在另一个星球或月球上发现的有机分子（地球上生物的化学基础）的外观。

但是，模拟生命出现之前在地球上发现的条件并非易事。让时光倒流意味着要考虑到生命是如何改变我们的星球的。

空气中的东西

地球上基本上没有一个地方不被某种形式的生命占据。微生物可以在海底、滚烫的间歇泉和专门用于清除这些生物的房间中找到。

生命形式也改变了我们星球的化学性质。试图在实验室中创造生命前条件的最大挑战之一是处理氧气的存在。在生命出现之前，地球大气层中基本上不存在它，现在它无处不在，因为有如此多的生命形式产生它。因此，实验室的所有生命起源实验都必须在一个密封的盒子里进行，有一个气闸，用于放入或取出物品。除了含有化学物质的试管外，任何用于分析这些化学物质的仪器都必须放在盒子里，因此团队无法在这种情况下进行一些实验。

此外，一次只能有一个人在盒子里工作，戴上内置在容器侧面的厚橡胶手套来移动东西或使用设备。过滤器（需要定期清洁）捕获杂散的氧原子。即使是水也必须经过一个漫长的过程才能去除氧气。

“科学就是重复，”JPL研究科学家Laurie Barge说，他是起源和可居住性实验室的联合负责人，“我们想一次又一次地做实验，当你不得不花这么多时间确保甚至没有一点氧气进入你的试管时，这很难做到。

Barge和她的团队花了几个月的时间才证明，在这些早期地球条件下，可以发生一种涉及现代新陈代谢的化学反应。他们计划继续尝试模拟新陈代谢过程中的每一步，在某些时候，他们可能会发现特定的反应只能在膜等保护结构内发生。这可能有助于缩小当膜在生命出现中变得必要时的范围 - 回到过去。

科学家还有另一种方式可以了解地球上发生的化学反应，并可能为地球上的生命奠定基础：通过研究一颗行星或月球，其原材料与早期地球上发现的成分大致相同。这个位置可能是我们太阳系中一颗没有生命的卫星，也可能是另一颗恒星周围的行星。然后，Barge和她的同事可以在一个不受手套箱大小限制的环境中测试他们正在研究的想法。

“根据另一个世界的结果验证和检查我们的一些实验室结果将非常有趣，”领导代谢工作的起源和可居住性实验室的JPL研究科学家杰西卡韦伯说。“找到这样的环境将有助于我们在实验室实验中更好地重建早期地球，这将使我们更接近回答一些关于我们自己星球上生命的大问题，并可能在其他星球上。