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火星狩猎:寻找地外基因组

维京号着陆器携带了四种旨在寻找火星生命迹象的仪器:气相色谱/质谱仪,以及气体交换、标记释放和热解释放的实验。

加拉帕戈斯群岛的鬣蜥由于与大陆鬣蜥隔绝,进化出了人类特有的特征。由于它们不会游很远的距离,生物学家认为第一批加拉帕戈斯人是乘坐由植被制成的天然木筏抵达的。

同样的事情可能也发生在太空的海洋中。一些研究人员推测,火星上的生命“如果有的话”可能是由行星际陨石从地球上带走的“岛屿物种”组成的。

也许这两颗行星都是由来自更遥远的“大陆”的生命孕育而成

哈佛医学院和马萨诸塞州总医院的遗传学教授Gary Ruvkun说:“地球可能不是DNA基础生物的中心。”

这个想法并不太疯狂。我们已经有证据表明,一些生物上重要的分子,如氨基酸的成分,被彗星发现了。我们知道,大约35亿年前,陨石撞击经常将岩石从地球表面踢出并发射到太空。

微生物和/或生物分子可能搭上了这些宇宙“木筏”

为了验证这一“泛精子”理论,Ruvkun和他的同事们启动了一个名为“寻找地外基因组”(SETG,作为SETI的一个游戏)的项目。他们正在组装一种仪器,该仪器可以前往火星,搜索土壤或冰样本以寻找DNA的存在。如果该设备发现了任何基因,它就可以分析基因密码,看看“火星人”是否与我们有关。

SETG原型将于今年进行首次现场测试,资金来自美国国家航空航天局的天体生物科学与技术仪器开发项目。

DNA检测

一些人认为现在考虑火星上的DNA还为时过早。

科罗拉多大学博尔德分校的Norman Pace说:“如果还有其他生命迹象,更具体地说是生物量,我会称赞DNA分析。”“在没有目标生物量的情况下,谈论DNA序列对我来说似乎为时过早。”

但Ruvkun认为,他的团队的技术可以检测样本中的单个DNA分子,而其他生物学测试“如用质谱法识别化学成分”几乎不敏感。

加州大学圣克鲁斯分校的Harry Noller表示赞同:“用化学分析很难检测到单个分子。”“但你可以独特地扩增DNA,”这样它的信号就会明显地突出

不可变DNA

为了扩增微小的潜在外星DNA痕迹,鲁夫昆和他的合作者寻找了一段可能在火星人和地球人身上都保存的DNA。

他们认为,这条共同的线索应该存在于16Sribosmal RNA基因中,该基因对细胞中的蛋白质制造过程至关重要。这个基因的序列区域在数十亿年的进化过程中几乎没有变化。

事实上,在迄今为止对其核糖体基因进行分析的100000多个物种中,16S核糖体RNA序列中的短片段完全相同。

Noller说:“没有办法在这里发生突变并活下来。”他不是SETG团队的一员。

因此,任何与我们有共同遗传基因的火星人都可能携带16S核糖体RNA基因,其保守片段与我们地球人相同。

人生入门

所提出的策略是SETG仪器接收火星样本,并添加16S核糖体RNA基因的小提取物作为DNA复制的“引物”。如果样本中含有DNA,并且该DNA的遗传密码的某些部分与引物的遗传密码匹配,那么一系列化学反应将产生大约一百万份样本的DNA。

可以用特殊的标记物检测扩增的DNA,并对其部分代码进行测序,以确定这种DNA的所有者是什么样的生命。”

如果样本被地球DNA污染,那么SETG的研究人员应该能够识别测序代码中的特征,从而确定污染是来自人类还是细菌或我们熟悉的其他东西。

但是,如果地球上没有任何东西与观测到的序列相匹配,鲁夫昆和他的同事将声称找到了我们失散多年的火星表亲。

Ruvkun和他的同事已经建立了他们的DNA分析仪的原型,并正在对其进行校准。团队将前往阿根廷的科帕胡火山,该火山被认为是地球上最像火星的环境之一。在那里,他们将测试原型是否能对生活在火山酸化层中的一些强大微生物的DNA进行测序。


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