科学家发现可能有助于识别外星生命的分子模式

研究人员果断地开始了对附近行星群中地外生命的探索，然而，这种生命可能与地球生命悄悄地或明显地不同，依赖于将特定原子区分为生物信号的技术可能不会对具有交替转化历史的存在产生影响。

在《星际迷航》第一季第29场（“歼灭行动”），在1966年流传，人类瓦肯混血儿斯波克说，“这是任何东西，而不是生命，因为我们可能意识到或得到它。但它显然是活的；这个55年前的场景得出了一个有意义的结论：如果我们在一个非常基本的层面上不知道生命是什么，如果生命真的与我们所关心的生命不完全相同，我们如何才能区分生命？

无论我们是否与其他人相距遥远，作为宇宙中的生物，人类对它的兴趣由来已久，自从1976年美国宇航局的“海盗2号”火星探测任务以来，人类就一直在附近的行星群中寻找外星生命。寻找生命的过程中，人们还记得，在遥远的太空中收听尖端文明发出的无线电信号，在不同恒星周围的行星气压片中寻找不明显的对比，并直接尝试在土壤和冰的测试中对其进行量化，这些测试是利用我们自己封闭的行星系统中的空间仪器收集的。这最后一个分类允许他们直接展示他们最先进的合成有见地的仪器，作为对外星例子的强大影响，并且可能在任何情况下，把一部分例子带回地球，在那里他们可以被检查。

例如，美国宇航局的“不屈不挠漫游者”今年将在火星上寻找生命；美国宇航局的欧罗巴克利伯号将于2024年发射，它将尝试测试从木星的卫星欧罗巴发射的冰，它的蜻蜓任务将努力从2027年开始在土星的卫星土卫六上着陆一架“八架直升机”。这些任务都将努力对我们是否与其他人分离作出反应。

质谱（MS）是一个重要的程序，研究人员将依赖于在航天飞机上寻找外星生命。该策略可以一直测量示例中存在的大量混合物，并以这种方式为它们的创建提供一种“独特的标记”。综上所述，破译这些指纹可能很有趣。

微生物和其他生物是由不可预知的合成化合物组成的。由于外来生命在一般意义上可能与地球生命并不完全相同，未来的太空试验很可能很难判断复杂的物质组合是来自生命周期还是非生命周期。作者：约瑟夫·赖希格

令人钦佩的是，地球上的所有生命都依赖于类似的、经过深思熟虑的原子标准，这让研究人员确信，地球上的所有生命都是从一个典型的过时的地球先驱那里获得的。尽管如此，在研究人员所接受的原始循环的再现中，可能增加了地球上生命的起点，地球上生命所利用的特定原子的许多不同的比较变体被定期区分开来。除此之外，通常发生的物质测量同样准备好传递大量的天然粒子的结构。

由于我们实际上还没有已知的外来生命的例子，这就给研究人员留下了一个算计好的第22条：地球生命是不是已经确定了一些在前进过程中的自由裁量的决定，因此，生命是否可以发展成别的东西，或者，对我们来说，期望所有的生命在任何地方都以地球上同样的方式受到约束，这是一个好主意吗？我们怎么可能认识到，一种特定粒子类型的发现是地外生命是否创造的特征呢？

长期以来，研究人员一直感到痛苦的是，倾向于地球生命这样的生命结构可能会使他们的识别策略一落千丈。事实上，维京2号在1976年从火星返回了奇怪的结果。它领导的部分测试给出了信号，认为“一定永远”，但质谱估计没有给生命的证据，因为我们可能关心。后来，来自美国宇航局火星好奇号漫游者的信息显示，火星上存在天然混合物，但它们实际上并不能证明生命存在。一个相互关联的问题折磨着那些努力寻找地球上生命最及时证据的研究人员：我们能否判断在古老的地球实例中识别出的信号是来自这些实例中保存的第一批生命形式，还是来自到目前为止与地球有关的生物的玷污？

日本东京理工学院地球生命科学研究所和美国国家高磁场实验室（National MagLab）的研究人员利用综合试验和人工智能计算方法解决了这个问题。利用超高目标质谱（一种称为傅立叶变换粒子回旋回响质谱（FT-ICR-MS）的方法），他们估计了各种复杂自然组合的质谱，包括从实验室进行的非生物试验中获得的质谱（他们确实确定这些组合不是活的），在流星中发现的天然混合物（这是45亿年前的非生物传递的天然混合物的例子，显示从未有过生命），实验室开发的微生物符合每一种最前沿的生命模型，包括由ELSI合著者Tomohiro Mochizuki分离和提炼的新型微生物有机实体，以及从过去在地球上生活了相当长一段时间的生命形式中提取的天然石油，说明了在整个地形时间内，已实现的生物的“手指印象”是如何变化的。这些例子中每一个都包含了大量的离散的原子混合物，这些混合物给出了一个巨大的质谱排列，可以测量和分组。

与那些利用质谱估计的精确性来识别每一个具有令人难以置信的自然混合物中特定原子的顶部的方法不同，专家们更倾向于汇总他们的信息，并对广泛的见解和符号的传播持乐观态度。复杂的天然混合物，例如，那些从生物、石油和非生物试验中获得的混合物，在沿着这些线看时呈现出完全不同的“指纹”。对于人类来说，这样的例子比单个原子类型的存在或不存在要难得多。

科学家们在人工智能计算中处理了他们的原始信息，并惊人地追踪到，这些计算可以选择精确地将实例分组为有生命的或没有生命的，准确率约为95%。值得注意的是，在广泛研究原始信息之后，他们就这样做了，这使得航天飞机上使用的精度较低的仪器可以获得足够目标的信息，从而增强团队获得的有机安排精度。

ELSI的研究人员和他们的同事已经开发出新的质谱和人工智能方法，帮助人们以非常精确的方式排列复杂的天然混合物，这些混合物是从生命周期或非生命周期中获得的。信贷：Guttenberg等人。

描述精确性背后的基本目的仍需研究，然而该组织提出，这是自然循环方式的直接结果，与非生物措施相比，自然循环独特地调整了自然混合物，使生命能够自我传播。生命周期需要自我复制，而非生物措施没有内在的相互作用控制这一点。

“这项工作为利用超高目标质谱进行天体生物学应用开辟了许多充满活力的道路，”美国公共实验室的共同创造者陈欢说。

首席创造者尼古拉斯·古滕贝格补充说：“虽然在复杂的物质混合物中描述每一个顶部是很麻烦的，如果不是很困难的话，但是广泛使用的片段可以包含一些例子和联系，这些例子和联系对于这种组合发生或产生的相互作用是有用的。如果我们要理解复杂的益生元科学，我们需要从这些广泛的例子中了解它们是如何发生的，它们暗示了什么，以及它们是如何改变的，而不是单个粒子的存在或不存在。这篇论文是对该水平的可达到性和特征化技术的基本检查，并表明，在任何情况下，处理高精度的质量估计时，最高拨款中有大量的数据，可用于通过产生测试的循环来识别测试。”

ELSI的联合创始人Jim Cleaves说，“这种社会调查可能会为在附近的行星群中寻找生命提供广泛的益处，甚至可能是在研究设施中，为了重现生命的起点而进行的测试。”研究小组打算再次进行额外的检查，以准确地了解这种信息检查中哪些部分认为这样的安排富有成效。