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少兒ufo科普知識:為什么人類熱衷于搜尋外星生命

時間:2014-06-19 16:35:00   來源:無憂考網(wǎng)     [字體: ]
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人類對外星生命一直非常感興趣!安幻黠w行物體”(Unidentified Flying Object, 簡稱UFO,比如“飛碟”)的消息之所以如此吸人眼球,就是因為那可能是外星人訪問地球的證據(jù)。如果能夠證實,就有可能實現(xiàn)人類與外星人之間的接觸。這對人類社會的影響會是極其巨大的。能夠訪問地球的外星生物,所掌握的科學(xué)技術(shù)一定遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過人類的水平,地球人就有可能免去數(shù)百年,甚至更長的摸索過程,實現(xiàn)科學(xué)和技術(shù)的大飛躍,其結(jié)果將是不可限量的。由于科學(xué)和技術(shù)的發(fā)展需要時間,具有高度發(fā)達科學(xué)技術(shù)的外星人的社會發(fā)展階段,也很可能人類社會很長時間,可以給人類社會的發(fā)展前景提供參考。
有關(guān)UFO的報道雖然持續(xù)不斷,但是“飛碟”和外星人的實物一直沒有見到。除了被動的等待,人類還主動地去探測來自外星的無線電信號。比如美國的“搜尋地外文明計劃”(SETI計劃,即Search for Extraterrestial Intelligence),就是用強大的無線電望遠(yuǎn)鏡搜索離地球200光年以內(nèi)的1000左右顆類似太陽的天體,希望從圍繞它們旋轉(zhuǎn)的行星中發(fā)現(xiàn)智慧生物發(fā)出的無線電信號。
在尋找外星的智慧生物的同時,人類也在我們的太陽系內(nèi)部的行星(或行星的衛(wèi)星)上尋找生命的跡象,哪怕是最原始的生命;鹦巧显(jīng)有大量的液態(tài)水,有過河流和海洋;它的自轉(zhuǎn)軸的傾斜角(25.2度)和地球的(23.5度)非常相似,也像地球一樣有四季;鹦巧线^去曾經(jīng)有過生命可能出現(xiàn)的條件,甚至有人認(rèn)為地球上的生命來自火星(火星遭受隕石撞擊時會有一些巖石帶著上面的生物飛到空中,其中有一些會降落在地球上),F(xiàn)在人類對火星的探測中,一個重要目的就是在那里尋找微生物。木星的衛(wèi)星“木衛(wèi)二”(Europa)表面的冰層下面,可能有巨大的液態(tài)水的海洋,也是人類探測地球外生命的重要目標(biāo)。
有人也許要問,地球上的生物不是夠多的嗎,為什么還要去尋找地球以外的低等生物呢?的確,地球本身就是生物的天堂。據(jù)加拿大、美國和英國科學(xué)家聯(lián)合發(fā)表的一篇文章,目前地球上的真核生物(具有細(xì)胞核的生物)估計有870萬種,其中大約220萬種生活在海洋之中。原核生物(沒有細(xì)胞核的生物,如細(xì)菌)的種類就更多了,至今無人能給出細(xì)菌種類的上限。如果把歷已經(jīng)滅絕的生物算進去,地球上曾經(jīng)有和現(xiàn)在有的物種估計超過一億。從細(xì)菌到人類,從螞蟻到大象,從蚯蚓到孔雀,從菠菜到蘋果,從蝴蝶到烏龜,從蚜蟲到鯊魚,地球上的生命形式似乎無窮無盡。光是地球上的生命,包括人類自身及其疾病就夠我們研究的了,為什么還要去研究地球以外的生命呢?
原因就在于,地球上的生物雖然數(shù)以千萬種,形態(tài)千差萬別,但都是同一個“祖宗”的后代。在地球上生命出現(xiàn)的初期,很可能有過不同類型的生命形式存在過,但是最后只有競爭力,最能適應(yīng)當(dāng)時地球環(huán)境的生命形式存活下來,其它類型的生命形式就消失了,連痕跡也沒有留下(因為幾乎任何有機物都會被細(xì)菌分解掉)。
地球上所有的生物都來自同一個祖宗可以用以下事實來證明:
一、地球上所有的細(xì)胞生物和一些病毒都使用脫氧核糖核酸(DNA)來儲存和向下一代傳遞遺傳信息。所有的生物都使用同樣的四種脫氧核苷酸(脫氧腺苷酸、脫氧鳥苷酸、脫氧胸苷酸和脫氧胞苷酸,分別用字母A、G、T、C表示)來組成DNA,并且通過堿基配對(A和T配對,C和G配對)來形成DNA的雙螺旋結(jié)構(gòu),和進行遺傳物質(zhì)的復(fù)制。
在不同的生物中,DNA復(fù)制的機制是高度一致的。比如病毒的DNA聚合酶(T4 噬菌體的DNA聚合酶)就可以復(fù)制人類的DNA。在聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)中使用的Tag DNA聚合酶就是從一種耐熱細(xì)菌中提取的,它能復(fù)制來自任何生物的DNA。
二、所有的生物都用蛋白質(zhì)(酶)來催化生命活動中數(shù)以千計的化學(xué)反應(yīng),因而蛋白質(zhì)是地球上所有的生物體中,生命活動的具體執(zhí)行者。而且地球上所有的生物,包括病毒,都用同樣的20種氨基酸來組成蛋白質(zhì)。
三、蛋白質(zhì)中氨基酸的序列是由DNA來編碼的,但是DNA為蛋白質(zhì)編碼的信息并不直接用于蛋白質(zhì)的合成,而是都通過“信使”核糖核酸(mRNA)來傳遞DNA中的信息。地球上所有的生物都使用同樣的四種核苷酸(腺苷酸、鳥苷酸、尿苷酸和胞苷酸,分別用字母A、G、U、C表示)來組成核糖核酸(RNA)。
四、所有生物的DNA都用同樣的三連碼來為蛋白質(zhì)中氨基酸編碼。比如都用TGG為色氨酸編碼,用AGT和AGC為絲氨酸編碼,用AGA和AGG為精氨酸編碼,等等。也就是說,地球上所有的生物都用同樣的“詞匯”來表達蛋白質(zhì)中的信息,所以人體中為胰島素編碼的基因,放在細(xì)菌(比如大腸桿菌)中,照樣會生產(chǎn)出人的胰島素來。雖然在少數(shù)情況下(如人的線粒體DNA)個別氨基酸的編碼會和“標(biāo)準(zhǔn)”的三連碼有差異,但是這畢竟是個別情況,是在生物進化過程中形成的差異,而不表示生物來自不同的“祖宗”。
五、合成蛋白質(zhì)所需要的氨基酸都是先連到“轉(zhuǎn)運核糖核酸”(tRNA)上,由tRNA分子上的“反三連碼”和mRNA上的三連碼配對,把正確的氨基酸帶到蛋白質(zhì)“生產(chǎn)線”(“核糖體”)上的位置。
上述幾個特點是地球上所有生物最重要的共同點,是這些生物源自同一“祖先”最有力的證據(jù)。除此以外,地球上的生物還有許多其它的基本共同點。
比如地球上所有的生物都用“三磷酸腺苷”(ATP)作為供應(yīng)生命活動所需要的能量的主要“高能分子”。生物合成ATP的機制,除了糖酵解中的“化學(xué)偶聯(lián)”(用葡萄糖分子的無氧降解產(chǎn)生“高能鍵”,再用這些“高能鍵”合成ATP)外,生物合成ATP的主要機制,都是用“燃料”分子被氧化時釋放出來的能量把氫離子從生物膜的一邊“泵”到另一邊,類似于水庫蓄起可以用來發(fā)電的高水位。氫離子從濃度高的一邊通過ATP合成酶再回到濃度低的一邊時,ATP就被合成,就像水通過水流發(fā)電機發(fā)出電力一樣。
葡萄糖是幾乎所有的生物都使用的重要能源。它們在真核細(xì)胞中的線粒體內(nèi)被氧化,或者被原核細(xì)胞中類似的電子傳遞鏈所氧化,釋放出來的能量則被用來合成高能化合物ATP。
從單細(xì)胞生物到人,氧化葡萄糖和其它“燃料”分子的電子傳遞鏈都有相同的核心結(jié)構(gòu)。脫氫酶從“燃料”分子上脫下氫原子,把這些氫原子轉(zhuǎn)移到醌類物質(zhì)上。醌類物質(zhì)再把氫原子中的電子傳給一個蛋白質(zhì)復(fù)合物,里面的蛋白質(zhì)組分含有“細(xì)胞色素”(類似于血紅素的蛋白“輔基”)和其它能進行氧化還原反應(yīng)的中心(如鐵-硫中心),再由這個蛋白復(fù)合物把電子傳給電子的終端受體(通常也是含有“細(xì)胞色素”的蛋白質(zhì)復(fù)合物)。
所有的細(xì)胞生物都具備使葡萄糖、脂肪酸和一些氨基酸相互轉(zhuǎn)化的能力,并且都是通過丙酮酸(pyruvate)這個“中心樞紐”。丙酮酸也是能量代謝過程中的核心物質(zhì),可以作為“燃料”使用。由于這個原因,細(xì)胞培養(yǎng)液中常常含有丙酮酸。
在結(jié)構(gòu)上,地球上所有的生物都使用磷脂來組成它們的細(xì)胞膜。而且從細(xì)菌到植物再到人,磷脂所使用的主要脂肪酸是共同的,包括棕櫚酸(軟脂酸)、硬脂酸、油酸、和亞油酸。這些脂肪酸也大量存在于甘油三脂中,成為各種生物儲存能量的重要物質(zhì)。
一些被認(rèn)為是動物才有的分子,比如組成動物肌肉的肌動蛋白(actin)和肌球蛋白(myosin),其實在單細(xì)胞生物中就已經(jīng)被用于建造“細(xì)胞骨架”,在細(xì)胞改變形狀和細(xì)胞分裂中發(fā)揮作用了。使多細(xì)胞的大型生物運動的肌肉就是從這些蛋白質(zhì)的基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。
所有這些事實都說明,地球上的生物在分子機制上是非常單一,一脈相承的。地球上的生物不論有多少種,從宇宙的范圍來看就只有一種,可以叫做“地球型生物”。達到智慧水平,能夠反過來研究、理解和改造這個世界的,也只有人類自己。這是我們感到“孤單”的原因,盡管地球上有幾十億人。
就像僅從對地球自身的研究難以得出行星形成的機制一樣,只對地球上的生物進行研究也難以得出像生命起源,生命基本原理,以及智力形成機制的結(jié)論。只有找到與“地球型生物”不同類型的生物,我們對于生命現(xiàn)象才能有更深刻的理解。這也是人類一直在尋找外星生命的重要原因。