为了回答存在的重大问题之一-生活是如何开始的?-一项结合生物学和宇宙学模型的新研究。天文学系的Tomonori Totani教授研究了生命的构成要素如何在宇宙中自发形成-这一过程被称为生物发生。

如果宇宙中有一件事是确定的,那就是生命存在。它一定是在某个时间点某个地方开始的。但是,尽管我们从生物学和物理学中了解到了一切,但是关于生命如何开始,何时开始以及生命是否开始于其他地方的确切细节很大程度上是推测性的。我们集体知识的诱人遗漏使许多好奇的科学家踏上了探索可能揭示存在本身的新细节的旅程。

由于我们所知道的唯一生命是基于地球的,因此对生命起源的研究仅限于我们在此处找到的特定条件。因此,该领域的大多数研究着眼于所有已知生物共有的最基本成分:核糖核酸或RNA。这是比更著名的脱氧核糖核酸(或DNA)更简单,更重要的分子,脱氧核糖核酸或DNA定义了我们的组合方式。但是,RNA仍然比人们倾向于在太空中漂浮或粘在无生命星球表面上的化学物质复杂几个数量级。

RNA是一种聚合物,这意味着它是由化学链制成的,在这种情况下称为核苷酸。该领域的研究人员有理由相信,不低于40至100个核苷酸长的RNA对于生命所必需的自我复制行为是必需的。给定足够的时间,在正确的化学条件下,核苷酸可以自发连接形成RNA。但是目前的估计表明,在我们认为可观测的宇宙空间中,不可能有40到100个核苷酸的魔术数。

托塔尼说:“然而,宇宙中除了可观察到的以外还有更多。” “在当代宇宙学中,人们一致认为,宇宙经历了一个快速膨胀的时期,在我们无法直接观察到的范围内产生了广阔的扩张区域。将这一更大的体积纳入生物发生模型中,极大地增加了生命的发生。”

实际上,可观测的宇宙包含约10六十亿(10 ^ 22)颗恒星。从统计学上讲,如此体积的物质只能产生约20个核苷酸的RNA。但是据计算,由于快速膨胀,宇宙可能包含超过1个古谷(10 ^ 100)个恒星,如果是这种情况,那么更复杂的,维持生命的RNA结构不仅可能,而且实际上必然。

托塔尼说:“像许多研究领域一样,我受到好奇心和大问题的驱使。” “将我最近对RNA化学的研究与我悠久的宇宙学历史相结合,使我认识到,宇宙必须从非生物(无生命)状态转变为生物状态,这是一个令人信服的想法。这是一个令人兴奋的想法,我希望研究能够建立起来以此揭示生命的起源。”