地球本身就是很大“外星生物”?人类寄生在其上
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【菜科解读】
科学家认为硫元素是开启地球周期的关键因素。
虽然盖亚假说在提出之时被其他研究人员嘲笑,但现在的科学发现认为我们应该认真对待这个假说。
在上个世纪七十年代,詹姆斯·洛夫洛克与知名的美国生物学家林恩·马古利斯(Lynn Margulis)发现地球的物理与生物过程可“关联”到一种神秘的自我调节机制。
但是该理论被编写成书籍出版时,却成了“邪教”的反面典型,假说中提到地球时一个巨大的化学系统,几乎就像是一个外星“有机体”,虽然该理论永远不可能被证明,但它还是一直延续至今。
盖亚假说认为地球是一个巨大的“超级有机体” 在2010年,有将近400名学者建议将盖亚假说授予英国学术突破第六个伟大的发现,这是因为科学家们现在发现地球化学存在一个新的线索,即从硫元素的循环可计算出地球可能是一个巨型“活着的”化学系统,支撑着星球上所有生物。
盖亚假说并不侧重于强调地球是某种意义上的“生命”,但该理论将所有的生物与非生物环境联系起来,从而形成了一个可维持生命条件的系统。
盖亚假说的早期提出者为詹姆斯·洛夫洛克,他做出的预测中包含了一个惊人的事实:现代的科学家发现海洋中的生物可产生一种含硫的化合物,并释放到空气和陆地上。
科学家目前正处于检验盖亚假说的理论边缘,至少可得出地球的一部分是一个系统的结论,含硫化合物的最可能物质被认为是二甲基硫化物。
马里兰大学的研究人员哈利奥杜洛(Harry Oduro)创建了一个工具来测量和跟踪含硫量的变化,该循环链通过海洋生物释放进入大气等环境中,这套方法可能有助于证明或者反驳盖亚假说。
值得一提的是,硫元素是宇宙中第十种丰富的元素,可参与形成许多有机和无机化合物。
硫循环在陆地、大气以及生物链中进行,并在气候与生物和生态系统健康上扮演重要角色。
根据哈利奥杜洛在马里兰大学地质与地球系统科学的博士学位论文上称:“二甲基硫的释放在气候调节中占据重要地位,通过转换成气溶胶从而影响地球的辐射平衡。
”目前,哈利奥杜洛是麻省理工学院博士后研究员。
科学家们通过展示二甲基硫可能存在的不同释放形式,有助于精确估计其释放到大气以及海洋循环的总量。
与其他化学元素一样,硫也有不同的同位素,它们具有相同数量的电子和质子,只有中子数量上存在不同。
因此,同位素的特点是具有几乎完全相同的化学特性,而在质量和原子核属性上有差异。
新研究表明银河系或有20亿颗行星像地球
研究人员说,研究结果暗示,我们的银河系中也许存在着数十亿颗类地行星。
这些新的计算结果基于开普勒太空望远镜收集的数据。
开普勒太空望远镜在2月轰动全球,它发现了超过1200颗太阳系外潜在行星,包括68个可能与地球大小类似的行星。
美国航天局位于加利福尼亚州帕萨迪纳的喷气推进实验室的科学家们关注的主要是位于其恒星宜居带内、与地球大小类似的行星。
宜居带是指,允许星球表面存在液态水的区域。
研究人员分析开普勒4个月来收集的原始数据后确定,在所有类日恒星中,预计有1.4%到2.7%的恒星拥有类地行星,这些类地行星的直径是地球直径的0.8至2倍,且位于其恒星的宜居带内。
喷气推进实验室的天文学家约瑟夫·卡坦扎里蒂说:“这意味着,存在许多与地球大小类似的星球,在银河系中有20亿颗。
在数量这么多的情况下,其中有一些行星也许存在生命甚至是智慧生命的概率比较大。
这还只是我们所处的银河系,另外还有500亿个其他星系。
” 在研究了开普勒收集的3至4年的数据后,科学家们预言,将发现总共12个类地星球。
他们还说,其中有4个已经在数据公布后的4个月内被陆续发现。
科学家们预测,银河系中可能总共有500亿颗行星,尽管它们不全都是大小与地球类似且位于其恒星宜居带内。
海洋微物种发现地球上可能存在三域外物种
我们星球上大部分的物种并非日常所见的动植物,而是看上去像是一个个单一细胞的低等生物体,如果要判断它们在演化树上处于什么位置,生物学家们需要在实验室里培养它们,等有了足够的DNA后再进行基因分析。
但艾森表示,这里的问题是,这些物种的绝大部分,差不多占所有物种的99%,都没法在实验室里被培育,“它们就像是生物宇宙里的暗物质。
” 为了探寻生物的“暗物质”,艾森展开了和世界上最出名的私人基因研究所——文特尔研究所的合作。
对于这项探究“暗生物”的挑战,他和他的同事们采用了一种现在很前沿的研究方法,叫做“宏基因组学”(微生物环境基因组学)进行研究,传统的微生物基因序列分析需要在实验室里培养微生物,但用宏基因组学,可以直接从环境样品中提取全部微生物的DNA,那就可以避开有的微生物很难在实验室里培养的难题。
艾森表示,加上这种方法,无论是环境中采集的还是实验室里培养的,现在没有DNA序列是测不出来的。
这个发现十分惊人,其可能改写从上世纪90年代以来延续的主流生物分类学法。
研究是加州大学戴维斯分校基因中心的艾森(JonathanEisen)领头所做。
他与同事们提取了一部分海洋水样本中的DNA进行分析,发现这些样本基因序列十分不同寻常,和人们平时所知的细胞生物似乎关系非常疏远,完全像是来自另外一个全新的生物域。
二、假设迷雾重重 在此次研究中,艾森和文特尔提取了“全球海洋取样考察”(GlobalOceanSamplingExpedition)中采集的海水样品,通过宏基因组学分析,发现其中有一些基因序列和此前所知的彻底不一样,无论如何也放不进现有的演化树中。
“问题是,它们是哪儿来的?”艾森说。
目前还没有一个科学家能够解答得了,这些基因不知道到底是属于什么生物。
不过,艾森表示,现在出现了两种假设,一种是这些基因序列来自一些很与众不同的病毒,而另一种假设则更为令人惊讶,这些神秘的基因序列或许代表着生命树上一个完全崭新未知的分支。
这个假设是十分大胆的,生物学界一些人表示激动,但也有一些人认为现在就谈生命的“第四维度”为时过早。
如加拿大渥太华麦克马斯特大学的生物学家古普塔(RadheyGupta)说,尽管这个发现很有意义,但还是得小心下结论才行,因为可能有更多的解释,比如,这些基因序列可能来自一些生活在独特的环境中的细胞生物,有的环境可能导致生物的基因发生迅速的演变,这就有可能给做基因分析的科学家带来错觉,以为这是在很早很早以前就和其他生物分家了的“新”的生命形式。
“现在生物是否分成三个域,或者这三个域之间的生物是怎么相互联系的,这些都还有着很大的分歧。
”古普塔说,“如果再加上对第四个域的讨论,只会让人们更加困惑。
” 不过,法国巴黎第六大学科学家巴普苔丝特(EricBapteste)的回应则更积极一点:“事实就是基因是非常多样的,而且毫无疑问其中的大部分我们都是未知的,要设想还有一个全新的生物域在那儿这也是合情合理的。
” 三、演化树面临再次重写 研究接下来的一个工作就是要更进一步地确定这些序列的来源,将寻找这些基因到底是突然变异的还是从另一个奇怪的“维度”来的。
对这些样本的进一步分析,还可以确定这些神秘的基因序列到底属于什么生物体。
假设艾森等人的进一步工作发现,这些基因序列的确是来自一个全新的生物域,那生物演化树将再次被推翻重写。
艾森介绍说,到上世纪90年代之前,演化树上只有两个分支:一个是真核生物,包括动物、植物、真菌和一些奇怪的生物形式,比如黏液菌;而没有被列入真核生物的,则被称为“其他所有一切生物”。
随着基因分析技术的进步,上世纪90年代后,科学家发现,所谓的“其他所有一切生物”并不能笼统地归在一起,它事实上有两个完全不同的域:细菌和古菌。
即使这样,生物学家对演化树如何来画依旧是分歧多多,还有不少存在争议的生物,比如拟菌病毒,这是目前所知的最大的病毒之一,有人就认为其应该单独代表一个新的域,它里面带有很多在细胞生物中才有的基因,所以不应该看成是病毒。
“如果你把这些拟菌病毒看成是第四个分支,那我们的序列或许代表着第五个分支,只不过现在我们都还不知道而已。
”艾森说。