科学家发现存在“非碳基生命”的理论依据

基于非碳元素的自持续化学反应，可以成为非地球生命形态的生物学基础。

生命依赖可重复进行的化学反应，而自持续的重复化学反应及其所需的环境，可以成为我们寻找外星生命的关注点。Betül Kaçar

最近一项新研究结果认为，基于非碳元素的自持续（self-sustaining）化学反应，可以成为非地球生命形态的生物学基础。

地球生命的基础是有机化合物，而有机分子的基础是碳。但科学家一直怀疑，假如外星生命真的能够在不同的化学环境中演化出来，那么它们是否能够以碳以外的元素——例如硅为生物学基础？

有一类被称为“自催化（autocatalysis）”的化学反应对于地球生命而言十分关键。自催化是自持续的，也就是说它们产生的分子可以诱发相同的反应再次进行。

这种特性和生命有相似性。生命是自持续的，它能够通过与自催化相似的过程，形成更多的个体。一个细胞变两个，两个变四个。而随着细胞数量的倍增，生化反应的数量和多样性也会倍增。

研究人员专门针对可能发生在不含碳的化合物之间的自催化反应进行了统计。他们相信，自催化是生命起源的推动力。

通过所谓“归中反应（comproportionation）”循环，分子能够自我复制出多个副本。而这些产物可以被再次投入到循环中，最终导致自催化的发生。研究人员认为，这种单一反应多个输出的特点，像极了生命的繁殖。

为了探寻隐藏其中的奥秘，研究人员有史以来第一次对自催化循环的普遍性进行了评估。并最终发现了270种各不相同的自催化循环反应。研究人员表示，自催化可能并不罕见，它们在不同的环境——即便是那些与地球迥然不同的环境中都有可能普遍存在。

这270种循环反应大部分与有机物无关。其中一些以稀有元素——如汞（水银）和放射性元素钍为中心。而有许多循环似乎只会在极端环境——如极端高温或高压的环境中才会发生。

研究人员甚至还发现了4种与惰性气体有关的循环反应，而惰性气体很少会与其他元素发生反应。研究人员认为，鉴于像氙这样的惰性气体也会参与到自催化反应中来，有理由相信其他元素会更容易发生自催化反应。

在这270种循环中，有8种较复杂，各包含4个以上的反应；大部分较简单，只包含2个反应。

但是研究人员指出，理论上多种循环可以组装在一起，形成多循环反应，即便它们本身差异巨大。而当它们组合在一起后，可以引发自持续的化学反应，产生不同的分子，并带来巨大的复杂性。

研究人员认为，鉴于有那么多基本的自催化反应存在，人们应当关注这些自催化是否可以通过相互之间的组合和叠加，来影响行星的化学环境。

也就是说，在不同的行星环境中，它们是否可能会以在我们地球上不可想像的方式混合和匹配在一起，引发复杂的，可作为生物学基础的化学进程，而且这样的化学进程可以不以碳甚至硅为中心进行。

参考
New recipes for origin of life may point way to distant, inhabited planets
https://news.wisc.edu/new-recipes-for-origin-of-life-may-point-way-to-distant-inhabited-planets/
Assessment of Stoichiometric Autocatalysis across Element Groups
https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.3c07041