生命起源的新配方可能指向遥远的有人居住的星球

遥远星球上的生命——如果它在那里——可能看起来不像地球上的生命。但是宇宙储藏室里的化学成分只有这么多，混合它们的方法也只有这么多。由威斯康星大学麦迪逊分校（University of Wisconsin-Madison）的科学家领导的一个团队利用这些局限性编写了一本包含数百种化学配方的食谱，这些配方有可能产生生命。

他们的成分表可以通过指出最有可能的条件 – 行星版本的混合技术，烤箱温度和烘烤时间 – 来集中寻找宇宙其他地方的生命，以便将食谱结合在一起。

研究人员说，从基本的化学成分发展到定义生命的细胞代谢和繁殖的复杂循环的过程不仅需要一个简单的开始，还需要重复。

“生命的起源真的是一个无中生有的过程，”美国宇航局支持的天体生物学家、威斯康星大学麦迪逊分校细菌学教授Betül Kaçar说。“但有些事情不可能只发生一次。生命归结为化学和条件，可以产生自我复制的反应模式。

产生促使相同反应一次又一次发生的分子的化学反应称为自催化反应。在9月18日发表在《美国化学学会杂志》上的一项新研究中，Kaçar实验室的博士后研究员Zhen Peng和合作者汇编了270种分子组合 – 涉及元素周期表上所有组和系列的原子 – 具有持续自催化的潜力。

“人们认为这种反应非常罕见，”卡萨尔说。“我们正在证明，这实际上并不罕见。你只需要找对地方。

研究人员将搜索重点放在所谓的比例反应上。在这些反应中，包含具有不同电子数或反应态的相同元素的两种化合物结合以产生一种新的化合物，其中元素处于起始反应态的中间。

为了自催化，反应的结果还需要为反应再次发生提供起始材料，因此输出成为新的输入，该研究的合著者，研究地球起源的威斯康星大学麦迪逊分校地球科学家扎克亚当说。比例反应导致所涉及的一些分子的多个拷贝，为自催化的下一步提供材料。

“如果这些条件合适，你可以从相对较少的输出开始，”亚当说。“每次你轮流循环时，你都会吐出至少一个额外的输出，从而加快反应速度并使其发生得更快。

自催化就像越来越多的兔子。成对的兔子聚集在一起，产生一窝新的兔子，然后新的兔子长大，配对自己，制造更多的兔子。不需要很多兔子很快就有更多的兔子。

然而，在宇宙中寻找松软的耳朵和毛茸茸的尾巴可能不是一个成功的策略。相反，Kaçar希望化学家能够从新研究的食谱清单中提取想法，并在模拟外星厨房的锅碗瓢盆中进行测试。

“我们永远不会确切地知道这个星球上究竟发生了什么来产生生命。我们没有时间机器，“卡萨尔说。“但是，在试管中，我们可以创造多种行星条件，以了解维持生命的动力如何首先进化。

Kaçar领导着一个名为MUSE的NASA支持的联盟，负责亿万年的金属利用和选择。她的实验室将专注于包括钼和铁元素在内的反应，她很高兴看到其他人从新食谱书中最奇特和最不寻常的部分烹制出什么。

“卡尔·萨根说，如果你想从头开始烤馅饼，首先你必须创造宇宙，”卡萨尔说。“我认为，如果我们想了解宇宙，首先我们必须烤几个馅饼。

这项研究的部分资金来自美国宇航局天体生物学计划（80NSSC22K0546），约翰邓普顿基金会（62578和61926），科学促进研究公司（28788）和澳大利亚研究委员会（DP210102133和FT220100757）。