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拿DNA当遗传物质的,除了地球生物,还有外星人?


文章作者:www.ipssc.com.cn 发布时间:2020-03-15 点击:666



如果外星人真的存在,他们的结构会是什么?我们最好用什么信息来告诉外星人地球上的生命?一些科学家认为,根据现有的知识,物理定律在整个宇宙中是一致的。因此,可能决定我们生物学基础的物理定律也适用于外星人。我们体内的遗传密码可以作为人类和外星人相互理解的信息基础。

如果外星人来到地球并了解了地球上的生命,他们会惊讶于地球上有这么多物种,但他们拥有相同的遗传物质吗?外星人会不会对这一切太熟悉了?一些科学家认为,整个宇宙中遗传物质的结构是相同的。虽然地外行星可能会产生地球上没有的生命形式,但从根本上来说,物种的多样性仍然会受到遗传机制的限制。

目前,我们只对地球生命的一小部分进行了测序,而且我们最近几年才完成了人类基因组的测序。此外,科学家已经成功克隆了一些动物。如果在外星文明中克隆没有道德障碍,那么将人类和其他物种的遗传密码发送到外星文明将是他们理解地球上生命的最有效方式。

星际信息

从一开始,我们就会提到我们在地球外传递的信息中的基因组成。尽管科学家声称已经在2003年完成了人类基因组的测序,事实上,地图并没有包括每个碱基,许多非编码区域也没有显示出来。然而,在1974年,波多黎各阿雷西博射电望远镜发送到太空的无线电信息“阿雷西博信息”包含了脱氧核糖核酸双螺旋结构的粗略形状。

阿雷西伯射电望远镜 图片来源:Arecibo Observatory阿雷西博射电望远镜照片来源:阿雷西博天文台

1999,两条星际信息“宇宙呼唤”包含组成DNA的四个核苷酸的符号。然而,迄今为止,科学家们只将遗传信息整合到一个星际无线通信中。

为了纪念阿雷西博信息发表35周年,乔戴维斯来到波多黎各描述1,5-rubp羧化酶(RuBisCO)大亚单位的基因序列。RuBisCO是地球上最丰富的蛋白质,在植物将大气中的二氧化碳转化为高能分子的过程中发挥着重要作用。为了将这种遗传信息整合到信号中,Davis最初考虑使用二进制2位标识(C=00,T=01,A=10,G=11)来分别代表分子中的1434个核苷酸,从而创建了一个代表RuBisCO分子的2868位序列。当然,这样做的问题是我们没有足够的信息进行分析,就像电影《外星人E.T。》中的小男孩埃利奥特。因此,任何收到此消息的外来者都无法确定用于创建消息的编码模式。对他们来说,这实际上可能是一大堆难以理解的数据。

不管怎样,在现实中,外星人不可能收到戴维斯的信息,更不用说理解它了。此外,戴维斯选择的恒星没有一颗被证实有行星迹象。此外,在目标恒星系统中有两颗行星,但似乎不可能维持生命的存在:一颗是耀星GJ 83.1,它周期性地发出强辐射;另一个是红矮星茶园,它被认为太冷,无法维持生命,除非这颗行星离蒂格登的恒星足够近,被潮汐锁定,在这种情况下,地球的一半将处于极地之夜。

考虑到戴维斯缺乏背景和冗余信息,纠正传输过程中产生的信息不足。因此,即使外星人存在于他选择的星系中,他们也不太可能解读这些信息。戴维斯首次提出,他的星际信息对地球来说比外星人更重要。然而,这样的噱头为向外星文明发送信息指明了一条清晰的道路(METI)。

外星生命形式

在过去的十年里,生物学家已经对包括人类在内的数千个物种的基因组进行了测序。事实上,基因组是一个物种的“蓝图”,我们刚刚开始理解如何解读这些遗传密码。足够先进的外星人可能已经开发了基因工程技术,基因组相当于一个可执行的计算机程序,允许外星人在他们自己的实验室里再造人类和其他陆地生物。当然,这一现象的前提是外星人和地球上的生命是由相同的遗传物质组成的。事实上,这个假设并不像最初认为的那样夸张。

在某种程度上,与有血有肉、头发稀少的人形外星人接触比与有八只眼睛的头足类外星人接触更令人不安。天体生物学家查尔斯科克尔指出,实验证据表明,生物的某些特征是由物理定律决定的。因此,我们有理由相信“外星生命看起来可能与地球上所有层次的已知生命惊人地相似。”

cocker认为外星人可能和我们有相似的思维模式,因为他们和我们遵循相同的基本物理规律。这与认知科学家先驱马文明斯基的观点相似。明斯基认为外星人会像我们一样思考,所以人类可以和他们交谈。明斯基认为,如果外星人面临相同的基本问题(空间、时间和物质限制),并且他们的解决方案是由问题的自然属性决定的,那么外星人将会找到与我们相似的解决方案,即使用符号系统来表示这些问题,并使用计算过程来操纵这些符号系统,这也可以被象征性地描述。

当然,机遇在生命的进化中也扮演着重要的角色,所以认为进化完全是由物理定律决定的想法太草率了。例如,研究表明,6600万年前,小行星撞击地球,导致全球气温骤降,恐龙灭绝。此后,哺乳动物开始繁荣,并改变了地球生命的进化历史。虽然小行星撞击地球的概率很低,但它改变了地球上生命发生后的进化轨迹,如果我们从物理规律来判断进化过程,我们将永远无法预测这一现象。

相同的密码

考虑到地球上有细胞生命。我们希望在外星星球上找到细胞生物吗?还是外星生物发现了不同于细胞生物的自组装模式?

20世纪80年代,生物学家大卫梦想家从着名的默奇森陨石中提取羧酸,证明这些简单的分子在加水后可以自发形成细胞膜。科克说,这次演示表明,细胞生命的组成部分“在太阳系富含碳的岩石中无处不在”这意味着任何原始的云簇都含有预期会形成细胞的分子,并准备将这些原始的细胞物质扩散到任何正在经历暴雨的星球上。随后的测试发现陨石并不是细胞膜形成的唯一分子物质来源,这表明这种组织模式在宇宙中可能很常见。

相似的物理定律也限制了许多基本的生物学可能性,例如DNA的结构。脱氧核糖核酸的特征之一是它只由四个核苷酸组成,即腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤。这四个核苷酸根据碱基互补配对的原理成对配对:腺嘌呤和胸腺嘧啶,胞嘧啶和鸟嘌呤。只有四个核苷酸,它们必须成对配对。这是进化事故吗?有没有可能外星基因编码由六个或更多的核苷酸组成?有没有可能外星核苷酸不同于构成地球生命DNA的四种核苷酸?当然,所有这些都是可能的,但是我们有充分的理由相信这种可能性是不太可能的。

引入更多的核苷酸将增加系统中可用的遗传信息量。这意味着六核苷酸系统中的小分子可以携带与四核苷酸系统中的大分子相同的信息。当然,代价是每当系统中增加一对额外的碱基对时,一个核苷酸与另一个核苷酸配对的比例就会相应降低。

例如,在双核苷酸系统中,每个核苷酸可以与一半的核苷酸配对;然而,在四核苷酸系统中,每个核苷酸只能与四分之一的核苷酸配对。随着核苷酸数量的增加,配对的概率也相似。因此,cocker认为,当核苷酸数量增加时,很难找到足够多的不同核苷酸碱基,以便在分子复制过程中容易区分它们,这最终导致复制过程中错误率的增加。事实上,核糖核酸的计算机模型表明,四核苷酸系统是最合适的系统。

在计算机模型中,研究人员扩大了由合成核苷酸基因编码的碱基对的数量,并发现用这些合成碱基对替换正常的碱基对或者在正常系统中增加新的合成碱基对会使遗传过程不稳定。然而,在严格的实验室条件下,向细菌等生物中添加合成核苷酸可以稳定地扩展遗传密码。研究人员仍在用许多可能的碱基对进行实验。结果表明,核糖核酸和脱氧核糖核酸的四碱基对模式最适合遗传物质的复制,也最适合维持它们的结构。

如果大脑和整个认知结构针对生活体验进行了优化,外星人会像我们一样思考也就不足为奇了。

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