像物理學一樣研究生命起源

一個針對探索生命起源答案的簡單提議

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這篇文章曾發表於《大眾科學》的前部落格網路,並且只代表作者的觀點,不一定代表《大眾科學》的觀點。


準備一個科學簡報可能很費力,但更多時候,這其實是玩轉一些半成熟想法的好機會。沒有什麼比站在觀眾面前(特別是同行)接受快速考驗更刺激的了。所以會後的雞尾酒是必不可少的。

這周,我在華盛頓特區向美國國家科學院天體生物學和行星科學委員會做了一個報告,算是初步檢驗想法。我的演講主要是為了彙報一項生命起源研究工作,以及我撰寫的一篇相關期刊文章,文章連結在此:這裡這裡。但我在最後偷偷塞進了一個有點挑釁性的觀點。

生命起源研究面臨的最大挑戰之一是,存在許多子領域都在致力於解答核心問題(例如:地球上的生命是如何出現的?更普遍來說,生命是如何出現的?)。很難看出這些子領域研究進展之間的關聯性,也很難判斷我們是否正在逼近一套真正可驗證的假設。


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那麼,在其他研究領域,是否存在可以借鑑的相似之處,從而為我們提供一些有用的工具呢?也許有。例如,在物理學中,如果有人提出了一種自然界的現象或屬性——比如某種粒子或場——你就會看到如下的圖表

弱相互作用重粒子(WIMP)的相互作用截面與粒子質量的關係,以及來自觀測或實驗限制的區域和界限,這些限制可以排除某些屬性範圍(圖表取自 INSPIRE:高能物理資訊系統)

在這裡,你看到的是弱相互作用重粒子(WIMP)的基本特性——一種暗物質的候選粒子。圖中填充的區域和曲線代表著引數空間中可以透過不同實驗或觀測方法探索的範圍。關鍵在於,當物理學家成功排除掉擁有這些區域內屬性的 WIMP 可能性時,他們就縮小了選擇範圍,從而幫助我們更接近於確定粒子的最可能屬性(如果它們真的存在的話)。

這種方法非常有效。不同的研究人員和團隊可以專注於不同的方面,各自為研究貢獻有價值的約束條件,並且所有人都受到一種可能性的激勵:他們或許能幸運地直接找到難以捉摸的暗物質的證據。

看起來,類似的方法或許也適用於生命起源的研究(至少在地球生命起源的範疇內是如此)。例如,我們已經知道一些環境,可以初步排除這些環境不太可能產生我們所知的生命形式(例如,恆星大氣、鐵質行星核心、極端高溫或低溫、缺乏特定元素的區域等等)。

關鍵問題將是,在生命起源的引數空間中,“座標軸”究竟應該是什麼?——我們可以設想,溫度、無機/非生物基質、分子群體以及其他因素都可能是備選項。但關鍵在於找到那些真正具有“排除”潛力的量化指標。

僅憑這一點就足以引發一場非常有趣的初步探討。現在的挑戰是如何讓人們展開這場討論!

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