科學模擬顯示土衛六或有“非水生命”形式

新浪科技訊 北京時間3月2日消息，據國外媒體報導，近日，康奈爾大學的化學工程師和天文學家模擬出了一種新的生命形式。這種生命以甲烷為基礎，不需要氧氣，其代謝和繁殖都與地球生命相似。

通過一種兼具想象力與嚴格科學性的方式，科學家提出了一個存在於嚴酷、寒冷環境下的生命樣板，尤其適用於土衛六（又稱泰坦，土星最大的衛星）。在這顆衛星上，巨大的海洋不是由水組成，而是代之以液態的甲烷。土衛六上或許存在基於甲烷、無需氧氣的生命。

理論上，這種生命具有的細胞膜由小的有機氮化合物組成，能在液態甲烷所處的溫度——零下180攝氏度——下保持活性。這項工作由化學分子動力學專家波萊特·克蘭西（Paulette Clancy）和第一作者、化學工程研究生詹姆斯·斯蒂文森（James Stevenson）主持完成，相關的研究結果發表在2月27日的《科學進展》（Science Advances）上。論文的共同作者喬納森·盧尼內（Jonathan Lunine）是康奈爾大學輻射物理學和太空研究中心的主任。

喬納森·盧尼內是土星衛星的專家，同時也是卡西尼-惠更斯任務——發現了土衛六的甲烷-乙烷海洋——的跨學科科學家之一。受到土衛六可能存在甲烷生命的發，同時借助鄧普頓基金會關於“非水生命”（non-aqueous life）的資助，他於一年之前向康奈爾大學尋求有關化學模擬方面的學術幫助。此前從未見過盧尼內的波萊特·克蘭西伸出了援手。

“我們不是生物學家，也不是天文學家，但我們擁有正確的工具，”克蘭西，“或許這會有所幫助，因為我們沒有預設什麼東西應該在細胞膜裏，什麼東西不應該。我們只是對那裏已知的化合物進行了分析，然后問，‘如果這是你的調色板，你能創作出什麼來？’”

在地球上，生命基於磷脂雙分子層膜，這是一種強韌、可滲透的水基小囊結構，將多種有機物質包容在一起，並能進行有選擇性的物質運輸。由這種膜組成的小囊稱為脂質體。許多天文學家在尋找地外生命時，將目光集中在了適居帶中，這是一個環繞太陽一定距離的區域，在該區域內的行星上可以存在液態水。但是，如果細胞並不是基於水，而是基於甲烷形成呢？液態甲烷的溫度顯然低得多。

根據脂質體（liposome）一詞，化學工程師將他們理論中的細胞膜稱為“氮質體”（azotosome），其中“azote”是法語中“氮”的意思。氮質體由存在於土衛六低溫海洋中的氮、碳和氫分子組成，但具有與地球生命脂質體同樣的穩定性和柔韌性。這一結果令克蘭西和斯蒂文森這樣的化學家感到驚喜，因為他們之前從未想到過細胞穩定性的機制。他們研究的對象通常是半導體，而非細胞。

他們採用了一種分子動力學方法對候選的甲烷化合物進行了篩選，找出能夠自組裝形成膜結構的化合物。最有可能性的是一種丙烯氮質體，它顯示出了很好的穩定性，不易解體，同時具有與地球生命的脂質體類似的柔韌性。丙烯是一種無色有毒的液態有機化合物，可用於生丙烯酸樹脂、聚丙烯和熱塑性塑料，它也存在於土衛六的大氣層中。

波萊特·克蘭西對已經取得的結果感到興奮，接下來，他將嘗試模擬出這些細胞在甲烷環境中的行為變化，即這些基於甲烷的細胞在無氧條件下如何進行代謝和增殖。

喬納森·盧尼內展望未來能夠在土衛六上檢驗這些結果。他：“有朝一日將探測器送上土衛六，漂浮在這顆衛星的海洋表面，直接採集有機物的樣本。”詹姆斯·斯蒂文森，他部分受到了阿西莫夫科幻小的發。在1962年的一篇短文中，阿西莫夫提到了非水基生命的概念。（任天）