若土卫六存在生命:细胞膜将与地球生命完全不同
新浪科技訊,北京時(shí)間 2 月 13 日消息,一項(xiàng)新研究又為我們提供了探訪外星世界的理由。在《科學(xué)-進(jìn)展》( Science Advances)雜志發(fā)表的一篇新論文中,瑞典查爾姆斯理工大學(xué)的希爾達(dá)·桑德斯羅姆(Hilda Sandström)和馬丁·拉姆(Martin Rahm)闡述了在土衛(wèi)六上存在生命的可能性,更具體地說(shuō),他們討論了生物是否需要細(xì)胞膜才能生存。
眾所周知,細(xì)胞膜對(duì)生命至關(guān)重要,因?yàn)樗鼈兛梢詫⒂泻ξ镔|(zhì)阻擋在外,以此保護(hù)細(xì)胞內(nèi)部的完整性。與此同時(shí),細(xì)胞膜還允許細(xì)胞所需的營(yíng)養(yǎng)物質(zhì)進(jìn)入,并將廢物排出。地球生命的細(xì)胞膜結(jié)構(gòu)外側(cè)呈極性(可以與水很好地相互作用,水是一種極性溶劑),內(nèi)側(cè)則呈非極性。一般認(rèn)為,在地球早期的環(huán)境條件下,最初的細(xì)胞膜可以自我組裝。
在土衛(wèi)六上,情況完全不同。這里的溫度非常低,可以達(dá)到約攝氏零下 180 度,地表附近沒(méi)有液態(tài)水,也沒(méi)有游離氧。但是,土衛(wèi)六表面具有由甲烷和乙烷組成的湖泊,而這些碳?xì)浠衔锸欠菢O性的。許多科學(xué)家據(jù)此提出,與地球相比,土衛(wèi)六上如果存在細(xì)胞生命,那么其細(xì)胞膜極性與地球生命是相反的,即外側(cè)呈非極性,可以與作為溶劑的甲烷相互作用,而內(nèi)側(cè)則恰恰相反。在一篇引人關(guān)注的論文中,來(lái)自美國(guó)康奈爾大學(xué)的詹姆斯·史蒂文森(James Stevenson)及合著者提出,“azotosome”可能是土衛(wèi)六生命的細(xì)胞膜。這是一種假想的膜結(jié)構(gòu),不像地球生命的細(xì)胞膜那樣含有磷和氧,卻含有氮。
在這項(xiàng)研究的基礎(chǔ)上,桑德斯羅姆和拉姆利用計(jì)算機(jī)模型進(jìn)行模擬,以確定這些“極性倒置”的膜是否能夠在土衛(wèi)六的環(huán)境條件下自我組裝。答案是否定的。而且,azotosome 并不穩(wěn)定,對(duì)生命而言這似乎是個(gè)壞消息。
不過(guò),根據(jù)研究作者的說(shuō)法,由于土衛(wèi)六的極端低溫,生物大分子將無(wú)法移動(dòng)。如果土衛(wèi)六上存在某種生命形式,那它們將需要依靠小分子的緩慢擴(kuò)散,而任何薄膜結(jié)構(gòu)都會(huì)阻礙這種擴(kuò)散,也會(huì)阻礙廢物向相反方向的轉(zhuǎn)移。因此,研究作者推測(cè),土衛(wèi)六上的任何潛在生命可能根本不需要膜。
有科學(xué)家對(duì)此表示懷疑,認(rèn)為細(xì)胞膜的存在對(duì)于維持細(xì)胞內(nèi)外的不平衡仍然至關(guān)重要。沒(méi)有細(xì)胞膜,就不能阻止寶貴的有機(jī)分子向周?chē)h(huán)境流失。無(wú)論是在土衛(wèi)六上,還是在其他任何星球,生命可能都需要維持其最小單位——細(xì)胞——的完整。不過(guò),在土衛(wèi)六這樣的奇異環(huán)境中,我們不得不對(duì)地球上認(rèn)為是常識(shí)的假設(shè)提出質(zhì)疑。當(dāng)然,和其他問(wèn)題一樣,獲得答案的最好方法就是向土衛(wèi)六派遣飛行器,比如美國(guó)國(guó)家航空航天局的“蜻蜓”(Dragonfly)任務(wù),對(duì)這個(gè)充滿(mǎn)甲烷的星球進(jìn)行近距離探測(cè)。
“蜻蜓”飛行器
美國(guó)國(guó)家航空航天局(NASA)將于 2026 年發(fā)射“蜻蜓”飛行器,到達(dá)土衛(wèi)六前,它需要?dú)v經(jīng) 8 年的漫長(zhǎng)飛行。根據(jù)計(jì)劃,該飛行器將在土衛(wèi)六服役兩年半,期間進(jìn)行約 20 次飛行任務(wù),航程長(zhǎng)達(dá) 180 公里。據(jù)報(bào)道,“蜻蜓”能夠飛到 500 米高空,還能與環(huán)繞土衛(wèi)六運(yùn)行的“卡西尼”號(hào)探測(cè)器相互配合,并與地球直接通信。
NASA 的科學(xué)家認(rèn)為,土衛(wèi)六可能存在生命形成所需的液態(tài)水、有機(jī)物和光照能量等環(huán)境條件,并且在火山口附近區(qū)域的條件最好,最可能存在生命。因此,“蜻蜓”飛行器將在名為“塞爾克”的火山口附近著陸,并進(jìn)行巡航探測(cè)。(任天)
總結(jié)
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