新方法使用质谱等技术在实验室中量化分子的组装或复杂程度

复杂分子可以掌握识别外星生命的秘密

科学家们说，一种能够识别复杂分子特征的新系统可以帮助在宇宙中寻找外星生命，甚至可以在实验室中创造出新的生命形式。

格拉斯哥大学的研究人员开发了一种称为组装理论的新方法，该方法可用于使用质谱等技术在实验室中量化分子的组装或复杂程度。物体越复杂，它就越不可能偶然出现，它就越有可能是由进化过程产生的。

由 Lee Cronin 教授领导的格拉斯哥团队与美国宇航局和亚利桑那州立大学的合作者合作开发了装配理论。他们一起证明了该系统适用于来自地球各地的样本和地外样本。

该系统使用质谱法将分子分解成小块并计算独特部分的数量。独特部件的数量越多，组装数量就越大，该团队已经能够证明地球上的生命只能制造具有高组装数量的分子。

寻找外星生命的主要挑战之一是确定哪些化学特征是生命所独有的，这导致了一些最终未经证实的关于发现外星生命的说法。例如，美国宇航局的维京火星着陆器的代谢实验只检测到简单的分子，这些分子的存在可以用除了生命过程之外的自然非生命过程来解释。

在最近发表在《自然通讯》杂志上的一篇新论文中，该团队描述了一种通用的生命检测方法。

格拉斯哥大学 Regius 化学教授 Cronin 教授说：“我们的系统是第一个可证伪的生命检测假设。它基于这样一种想法，即只有生命系统才能产生复杂的分子，而这些分子不能以任何丰富的方式随机形成。这使我们能够回避定义生命的问题——相反，我们专注于化学的复杂性。”

分子组装理论也可以用来解释，解构一个给定的复杂分子所需的步骤越多，这个分子就越不可能在没有生命的情况下被创造出来。

这种分解提供了一种复杂性度量，称为分子组装数。然而，与所有其他复杂性方法不同，它是第一个可以通过实验测量的方法。该团队证明，通过使用碎片串联质谱法解构它们，可以在实验室中通过实验观察单个分子的分子组装数。因此，复杂性度量不同于所有其他复杂性度量，因为它既可计算又可直接观察。

基于这种方法的生命检测仪器可以部署到外星地点以检测生物特征，甚至可以检测实验室中新形式人工生命的出现。

克罗宁教授补充说：“这很重要，因为开发一种不会产生误报的方法对于支持首次发现地球以外的生命至关重要，这一事件在人类历史上只会发生一次。”

参考文献：Stuart M. Marshall、Cole Mathis、Emma Carrick、Graham Keenan、Geoffrey JT Cooper、Heather Graham、Matthew Craven、Piotr S. Gromski、Douglas G. Moore、Sara 的“利用组装理论和质谱法识别分子作为生物特征” . I. Walker 和 Leroy Cronin，2021 年 5 月 24 日，自然通讯。
DOI: 10.1038/s41467-021-23258-x

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该研究得到了工程和物理科学研究委员会 (EPSRC)、约翰邓普顿基金会、欧洲研究委员会 (ERC) 和国防高级研究计划局 ( DARPA ) 的资助。

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