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內(nèi)容摘要：生命需要重復(fù)化學(xué)反應(yīng)。描述自我持續(xù)重復(fù)所需的各種反應(yīng)和條件——稱為自動(dòng)催化——可以專注于在其他星球上尋找生命。(圖片來源:uux.cn/betül kaar)神秘的地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)查爾斯

生命需要重復(fù)化學(xué)反應(yīng)。描述自我持續(xù)重復(fù)所需的究表各種反應(yīng)和條件——稱為自動(dòng)催化——可以專注于在其他星球上尋找生命。(圖片來源:uux.cn/betül kaar)
（神秘的明外命地球uux.cn）據(jù)美國(guó)太空網(wǎng)（查爾斯·蔡）：一項(xiàng)新的研究發(fā)現(xiàn)，自我維持的碳基化學(xué)反應(yīng)可能支持與我們所知的生命截然不同的生物，這些生物可能存在于許多不同的新研星生星球上，使用地球生命所基于的究表碳以外的各種元素。
在地球上，明外命生命基于有機(jī)化合物。碳基這些分子由碳組成，新研星生通常還包括其他元素，究表如氫、明外命氧、碳基氮、新研星生磷和硫。究表
然而，明外命科學(xué)家們長(zhǎng)期以來一直想知道外星生命是否會(huì)基于顯著不同的化學(xué)成分而進(jìn)化。例如，研究人員長(zhǎng)期以來推測(cè)硅可能也是生物學(xué)的支柱。
“探索這些可能性很重要，這樣我們就可以了解所有形式的生命可能是什么樣子，而不僅僅是地球生命，”該研究的高級(jí)作者betül kaar告訴Space.com，他是威斯康辛大學(xué)麥迪遜分校的天體生物學(xué)家、細(xì)菌學(xué)家和進(jìn)化生物學(xué)家。
一種對(duì)地球生命至關(guān)重要的化學(xué)反應(yīng)被稱為自動(dòng)催化。自催化反應(yīng)是自我維持的——它們可以產(chǎn)生分子，促使相同的反應(yīng)再次發(fā)生。想象一下兔子數(shù)量的增長(zhǎng)。成對(duì)的兔子聚集在一起，生下一窩又一窩的新兔子，然后這些新兔子長(zhǎng)大成雙成對(duì)，生下更多的兔子。不需要很多兔子，很快就會(huì)有更多的兔子。
“生命起源研究人員關(guān)心自動(dòng)催化的一個(gè)主要原因是因?yàn)榉敝场囊粋€(gè)關(guān)鍵特征——是自動(dòng)催化的一個(gè)例子，”卡卡爾說。“生命催化更多生命的形成。一個(gè)細(xì)胞產(chǎn)生兩個(gè)細(xì)胞，可以變成四個(gè)，以此類推。隨著細(xì)胞數(shù)量的增加，可能的相互作用的數(shù)量和多樣性也相應(yīng)增加。”
在新的研究中，研究人員尋找有機(jī)化合物以外的自動(dòng)催化。他們推斷自動(dòng)催化有助于推動(dòng)自然發(fā)生——從無生命狀態(tài)到生命的起源。
科學(xué)家們專注于所謂的“配比循環(huán)”,這種循環(huán)可以產(chǎn)生一個(gè)分子的多個(gè)副本。這些產(chǎn)品可以用作起始材料，幫助這些循環(huán)再次發(fā)生，導(dǎo)致自動(dòng)催化。
該研究的主要作者、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的進(jìn)化生物學(xué)家彭真告訴Space.com說:“可以說，配比是獨(dú)一無二的，因?yàn)檫@是一個(gè)產(chǎn)生多個(gè)輸出的單一反應(yīng)——它看起來很像繁殖。”。
為了找到這些反應(yīng)，科學(xué)家們分析了兩個(gè)多世紀(jì)以來用許多不同語(yǔ)言編寫的數(shù)字化科學(xué)文件。“通過有效的語(yǔ)言搜索和翻譯工具，我們能夠設(shè)計(jì)和進(jìn)行這種首次對(duì)自動(dòng)催化循環(huán)普遍性的評(píng)估，”研究合著者、威斯康星大學(xué)麥迪遜分校的地質(zhì)學(xué)家扎克·亞當(dāng)告訴Space.com。
最終，研究人員發(fā)現(xiàn)了270種不同的自動(dòng)催化反應(yīng)循環(huán)。“自動(dòng)催化可能并不罕見，但相反，它可能是許多不同環(huán)境的普遍特征，甚至是那些與地球真正不同的環(huán)境，”卡卡爾說。
270個(gè)循環(huán)中的大多數(shù)沒有使用有機(jī)化合物。一些圍繞著地球上生命中缺少或極其稀有的元素，如水銀或放射性金屬釷。許多循環(huán)可能只在極高或極低的溫度或壓力下發(fā)生。
研究人員甚至發(fā)現(xiàn)了四個(gè)涉及惰性氣體的自動(dòng)催化循環(huán)，這些惰性氣體很少與其他元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。彭說，如果甚至像氙這樣相對(duì)惰性的氣體也能參與自動(dòng)催化，“我們有充分的理由猜測(cè)，其他元素更容易發(fā)生自動(dòng)催化”。
其中只有八個(gè)循環(huán)是由四個(gè)或更多反應(yīng)組成的相對(duì)復(fù)雜的循環(huán)。270個(gè)循環(huán)中的大部分都很簡(jiǎn)單，每個(gè)循環(huán)只包含兩個(gè)反應(yīng)。
“人們認(rèn)為這種反應(yīng)非常罕見，”卡卡爾在一份聲明中說。“我們證明了它實(shí)際上并不罕見。你只需要找對(duì)地方。”
研究人員指出，將多個(gè)周期結(jié)合在一起是可能的，即使它們彼此非常不同。這可能導(dǎo)致自我維持的化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生各種各樣的分子，產(chǎn)生大量的復(fù)雜性。
“有了這么多可供借鑒的自動(dòng)催化的基本配方，現(xiàn)在研究的重點(diǎn)可以轉(zhuǎn)移到理解自動(dòng)催化如何通過配比，在塑造行星的化學(xué)方面產(chǎn)生更顯著的影響，”卡卡爾說。
科學(xué)家們希望未來的研究可以實(shí)驗(yàn)性地測(cè)試他們創(chuàng)造的這本新食譜。
“這里介紹的循環(huán)是一系列基本配方，可以以我們星球上從未嘗試過的方式混合和匹配，”彭說。“它們可能會(huì)導(dǎo)致發(fā)現(xiàn)復(fù)雜化學(xué)的全新例子，這些例子在碳基甚至硅基循環(huán)過于燃燒或凍結(jié)的條件下工作。”
研究人員警告說，這些周期的可能性有多大還不確定。“不能保證我們整理的所有例子都可以在實(shí)驗(yàn)室運(yùn)行或在其他天體上找到，”彭說。
除了這項(xiàng)工作可能對(duì)尋找宇宙中的生命和理解生命的起源具有意義，這項(xiàng)研究可能還有實(shí)際應(yīng)用，例如“優(yōu)化化學(xué)合成和有效利用資源和能源，”亞當(dāng)說。"另一個(gè)是用化合物來完成有趣的任務(wù)，如化學(xué)計(jì)算."
科學(xué)家們?cè)?月18日的《美國(guó)化學(xué)學(xué)會(huì)雜志》上詳細(xì)介紹了他們的發(fā)現(xiàn)。