文章发表于2025-08-21 09:24:33，归属【科技前沿】分类，已有10人阅读
数代以来，科学家们一直在银河系中搜寻地外行星存在生命的证据。他们试图找到一组特定的环境条件与化学物质，在恰当的时间、恰当的地点交汇融合。
通过研究人类、植物、动物及微生物在地球上的生存与繁衍方式，科学家们已识别出生命演化所需的关键要素。
极端环境生命研究专家安妮・荣布鲁特博士（Dr Anne Jungblut）与早期生命演化研究专家保罗・肯里克博士（Dr Paul Kenrick）将为我们解读他们正在寻找的这些关键要素。
1. 水
地球上几乎所有生命活动过程，本质上都可分解为化学反应。这些反应大多需要液体作为介质来溶解物质以便其自由移动并相互作用。
液态水是地球生命的基本需求，核心原因在于它能充当溶剂：它能溶解物质，并促使动植物及微生物细胞内发生关键化学反应。
水的化学与物理特性使其溶解能力远超大多数液体；此外，良好的导热性、表面张力、较高的沸点与熔点，以及透光性，都让水成为适宜生命生存的理想环境。
安妮表示：“鉴于水在地球生命中扮演着不可或缺的角色，‘是否存在水’已成为寻找其他宜居行星与卫星的核心判断依据。”
2. 碳
维持复杂生命所需的数千种功能，依赖大量复杂分子的支撑。而碳是生物体形成有机化合物（如蛋白质、碳水化合物、脂肪）的基础。
碳的分子结构使其原子能形成长链，链上每个 “节点” 可预留两个化学键，用于与其他原子结合 —— 它与氧、氢、氮的结合尤为容易。
这些自由化学键甚至能与其他碳原子结合，形成环状、枝状等复杂的三维分子结构。同时，碳分子兼具强度与稳定性，是构成生命体的理想选择。
安妮指出：“碳是地球上含量最丰富的化学元素之一，也是所有生命体的重要组成部分。因此，目前的一个核心假设是，地外生命也可能以碳为基础。”
3. 氮
碳是有机化合物的基础，但无法单独发挥作用。生命所需的复杂蛋白质，由含氮的简单有机化合物 —— 氨基酸 —— 构成；氮同时也是合成 DNA 与 RNA（地球生命遗传密码的载体）的必需物质。
许多细菌能将大气中的氮转化为生命体可利用的形式。安妮解释道：“植物无法直接利用大气中的氮，它们依赖土壤与水中细菌转化生成的铵盐和硝酸盐；动物则通过食物获取氮。因此，在其他行星上发现‘生物可利用态氮’，可能是存在生命活动的重要线索。”
4. 磷
磷是三磷酸腺苷（ATP）的核心成分 ——ATP 是一种有机物质，被称为 “生命的分子能量货币”。
ATP 能在细胞内运输化学能量，为几乎所有需要能量的细胞活动供能。同时，磷也是细胞膜的重要组成元素：细胞膜包裹细胞内部，控制物质进出细胞；与氮类似，磷也是合成 DNA 与 RNA 的必需物质。
安妮称：“磷酸基团在 DNA 中起到‘黏合剂’的作用，没有磷，生命体的正常运作将无从谈起。”
5. 硫
硫参与地球上大多数生化过程，多数酶离开硫便无法发挥作用；它同时也是多种维生素与激素的组成成分。
在无光、无氧的环境中，硫甚至可作为能量来源。生活在极端环境中的细菌被称为 “极端微生物”，科学家发现，这类微生物仅通过硫和氢就能获取生长所需的能量。
安妮表示：“部分微生物能在永久冻湖、深海热泉、高辐射、高盐度等极端环境中生存。它们拓展了我们对‘生命耐受极端压力能力’的认知，也帮助我们判断其他行星的宜居性。”
6. 运气
一颗行星能集齐所有必需化学物质似乎是幸运的。地球只是浩瀚宇宙中的一颗小行星，却恰好拥有足够多的关键化学物质，支撑起丰富多样的生命。
自然历史博物馆古植物学家保罗・肯里克博士指出：“漫长的地质历史中，小行星撞击、大规模火山喷发等重大灾难曾导致大量物种灭绝，但这些灾难留下的‘生态空位’，也为幸存者提供了繁衍壮大的机会。这些偶然事件在生命演化历程中扮演着重要角色，深刻影响着生命的命运。”
7. 时间
复杂生命的演化需要数十亿年时间，从单细胞生物到复杂生命，不存在任何捷径。
地球已存在 45 亿年，但在形成初期，其温度过高，无法支撑生命；目前发现的最古老生命化石来自 34 亿年前的岩石，而从单细胞生物演化出动植物，耗费了极其漫长的时间。
其他行星上可能存在生命，但这类生命很可能仍处于演化的早期阶段，需要 “追赶” 地球生命的演化历程。
保罗解释道：“生命的核心结构单位是细胞，细胞拥有复杂的遗传与生化系统。动植物均由细胞构成，因此细胞必须先完成演化。要形成组织与器官，细胞需要增殖、功能特化并协同工作。这些基础结构的演化及其整合，都需要时间；更复杂的生命体则需要更特化、更整合的细胞系统。化石记录表明，这一过程耗费了数十亿年。”
8. 位置
地球处于 “宜居带”—— 即与太阳的距离 “刚刚好”：既不过热也不过冷，能让表面存在液态水。天文学家正在寻找与各自恒星距离相似的行星。
生命需要能量来源以支撑生长：要么是恒星提供的适量光照，要么是化学作用产生的能量；同时，生命还需要抵御特定波长的太阳辐射 —— 例如，紫外线 B 会损伤 DNA，而地球的臭氧层能大部分吸收这一波长的辐射。
保罗表示：“在太阳系内寻找生命时，‘追踪水的踪迹’是核心策略。2018 年，科学家在火星干燥表面下发现了液态水；木星卫星木卫二（Europa）的冰壳之下也可能存在水 —— 因此，‘地外生命搜索范围拓展至远离太阳的天体’，也就不足为奇了。”