拿DNA当遗传物质的,除了地球生物,还有外星人?

作者: Daniel Oberhaus

来源: 环球科学

发布日期: 2020-02-26

文章探讨了外星生命可能与地球生命共享相同的遗传物质DNA,并讨论了如何通过遗传信息与外星文明进行交流。文章还提到了科学家通过星际信息传递遗传信息的历史和尝试,以及DNA结构在宇宙中的普遍性。

如果外星人真的存在,它的构造会是什么样的呢?我们最好通过什么信息来告诉外星人地球生命的信息?一些科学家认为,根据现有知识,物理规律在整个宇宙中都是一致的,因此,可能决定着我们生物学基础的物理规律,在外星人身上同样适用。而我们体内的遗传密码,或许可以作为人类和外星人相互理解的信息基础。

如果外星人来过地球并了解了地球生命,它们会惊讶于地球上有这么多物种,却享有相同的遗传物质吗?这一切对外星人来说会不会过于熟悉?一些科学家认为,在整个宇宙中,遗传物质的结构是相同的。尽管在地外行星可能会产生地球上没有的生命形式,但从根本上来说,物种的多样性仍然会受到遗传机制的限制。

目前,我们只对一小部分的地球生命进行了基因组测序,并且直到近些年才完成了人类基因组测序。另外,科学家已经成功地克隆了一些动物。而如果地外文明从伦理上没有克隆障碍的话,将人类和其他物种的遗传密码发送给地外文明,将是让它们了解地球生物的最有效方法。

从一开始,我们就在地外传输信息中会提及我们的基因构成。尽管2003年科学家已经宣称完成了人类基因组测序,但其实该图谱并没有包括我们的每一个碱基,许多非编码区序列就没有显示出来。不过,在1974年,波多黎各的阿雷西博射电望远镜向太空发出的无线电信息“阿雷西博信息”(Arecibo message)中就包含了DNA双螺旋结构的粗略形状。

为了纪念阿雷西博信息发出35周年,乔·戴维斯(Joe Davis)来到波多黎各,描绘1,5-二磷酸核酮糖羧化酶(RuBisCO)分子大亚基的基因序列。RuBisCO是地球上最丰富的蛋白质,并且在植物将大气中二氧化碳转化为高能分子的过程中起到重要作用。

为了将这个遗传信息编入信号中,戴维斯最初考虑用二进制的2位ID(C=00, T=01, A=10, G=11)分别表示分子中的1434个核苷酸,从而创建一个表示RuBisCO分子的2868位序列。

在过去的十几年里,生物学家为包括人类在内的数千个物种进行了基因组测序。实际上,基因组是物种的“蓝图”,而我们只是刚开始了解如何阅读这些基因密码。足够先进的外星人可能已经发展出了基因工程技术,基因组已经相当于可执行的电脑程序,使得外星人可以在它们自己的实验室重造人类和其他地球生物。

在20世纪80年代,生物学家大卫·迪默(David Dreamer)从著名的默奇森陨石(Murchison meteorite)中提取了羧酸,来演示这些简单的分子加入水后,能自发地形成细胞膜。科克尔称,该演示表明了细胞生命的组成部分“在太阳系的富碳石块中到处都是”。意味着任何的原始云团中都有期望产生能形成细胞的分子,并预备将这些原始细胞材料传播到任何等着大量降水的行星上去。

类似的物理规律也限制了生物学上的许多基本可能性,例如DNA的结构。DNA的特点之一就是它仅由四种核苷酸组成,分别是腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤。这四种核苷酸遵循碱基互补配对原则两两配对:腺嘌呤和胸腺嘧啶配对,胞嘧啶和鸟嘌呤配对。只有四种核苷酸以及它们必须两两配对,这是演化的意外吗?外星人的基因编码有可能是由六种或更多种核苷酸组成的吗?外星人的核苷酸有可能与组成地球生命DNA的四种核苷酸不同吗?

在计算机模型中,研究者用合成核苷酸扩大了基因编码的碱基对数量,结果发现用这些合成碱基对代替正常碱基对,或是在正常体系中加入新的合成碱基对,都会使遗传过程不稳定。然而在严格的实验室条件下,将合成核苷酸加入到细菌这样的生物体中,可以稳定地扩充遗传密码。研究者还在用许多可能的碱基对在进行试验,结果表明,RNA和DNA的四碱基对模式,最适合于遗传物质的复制,同时也最适于保持它们的结构。

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