清除实验室中的生命痕迹有助于美国国家航空航天局科学家研究其起源

在喷气推进实验室的起源和宜居性实验室，研究人员使用密封室进行无氧实验，试图复制早期地球的化学物质。左起为实验室联合负责人Laurie Barge和研究人员Jessica Weber和Laura Rodriguez。

JPL的一个专门实验室消除了现代生物的化学影响，因此科学家可以研究可能导致生命出现的化学物质。

在美国国家航空航天局喷气推进实验室的起源和宜居性实验室，你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40亿年前在我们星球上发现的条件，科学家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的出现至关重要的化学反应，或者可能预示着另一个世界上存在生命的化学反应。

去年，喷气推进实验室的起源和宜居实验室的研究人员模拟了早期地球的化学，并进行了一个涉及新陈代谢的关键化学反应，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。地球上最早的生命形式是否通过与当今生物相同的化学反应产生了能量？

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（如活细胞的保护壁）内，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的原因之一。

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，因此试图了解地球上的生命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颗行星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不是一件容易的事。时光倒流意味着要考虑到生命是如何改变我们的星球的。

这幅早期地球的插图包括液态水以及由于大撞击而从行星核心渗出的岩浆。美国国家航空航天局的科学家正在调查地球历史上此时可能存在的化学物质。

空气中的某种东西

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清除这些生物的房间里找到。

生命形式也改变了我们星球的化学成分。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，它基本上不存在于地球大气层中，现在它无处不在，因为有太多的生命形式产生了它。因此，实验室的所有生命起源实验都必须在一个气密的盒子里进行，盒子里有一个气闸，可以放入或取出物品。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装在盒子里，所以团队在这种情况下无法进行一些实验。

此外，一次只能有一个人在箱子里工作，戴上集装箱侧面的厚橡胶手套，四处走动或使用设备。过滤器（需要定期清洁）捕获杂散氧原子。即使是水也要经过一个漫长的过程才能去除氧气。

“科学就是重复，”喷气推进实验室的联合负责人、研究科学家Laurie Barge说。“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没有一点点氧气渗入你的试管时，这很难做到。”

Barge和她的团队花了几个月的时间证明，现代新陈代谢中的一种化学反应可以在这些早期地球条件下发生。他们计划继续尝试模拟新陈代谢过程中的每一步，在某个时候，他们可能会发现特定的反应只能发生在膜等保护结构内。这可能有助于缩小膜在生命出现时变得必要的范围——回顾过去。

科学家们可以通过另一种方式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：通过研究一颗含有与早期地球上发现的大致相同原材料的行星或月球。这个位置可能是我们太阳系中一个没有生命的月球，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局限于手套箱大小的环境中测试他们正在调查的想法。

“将我们的一些实验室结果与另一个世界的结果进行验证和检查将是非常有趣的，”杰西卡·韦伯说，她是起源和宜居实验室的JPL研究科学家，领导了代谢工作。“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，这将使我们更接近于回答关于我们自己星球上以及其他星球上生命的一些重大问题。”