幾十年來，尋找地球以外生命的科學家一直專注於一項基本挑戰：確定在遙遠的行星和衛星上尋找合適的分子。
然而，新的研究已經發表 自然天文學 他認為答案可能不在分子本身中找到，而是在將它們結合在一起的隱藏模式中找到。
「我們證明生命不僅僅產生分子，」加州大學河濱分校行星科學助理教授、該研究的合著者法比安·克倫納（Fabian Klenner）說。 “生活還產生了一種組織原則，我們可以通過應用統計來看到這一點。”
隱藏的化學模式可能揭示生命
研究人員發現，與透過非生物過程形成的胺基酸相比，生命系統中發現的胺基酸往往更多樣化、分佈更均勻。脂肪酸則呈現相反的趨勢；非生物化學過程產生的分佈比生物化學過程更均勻。
團隊表示，這是第一項研究表明，生命的這種基本特徵可以僅透過統計數據來檢測，而不需要依賴任何特殊工具。這意味著該方法可能會利用當前和未來太空任務收集的數據發揮作用。
這些發現是在行星研究快速進展之際提出的。檢查火星、木衛二、土衛二和其他世界的任務正在對有機化學進行越來越詳細的測量。然而，對這些化學訊號的解釋仍然是一個重大挑戰。
許多與地球上生命相關的分子，包括氨基酸和脂肪酸，可以在沒有生物學的情況下自然產生。科學家在隕石中發現了它們，並在旨在模擬太空環境的實驗室實驗中創造了它們。因此，僅僅檢測這些化合物並不足以證明生命存在。
「天體生物學從根本上來說是一門法醫科學，」以色列魏茨曼科學研究所的博士後研究員、該研究的第一作者吉迪恩·約夫（Gideon Yoffe）說。 “由於任務收集的數據非常有限，而且任務極其昂貴且頻率不高，我們經常試圖從不完整的線索中推斷出過程。”
借用生態學的工具
為了解決這個問題，研究人員採用了生態學中常用的統計方法。生態學家使用兩個主要概念來衡量生物多樣性：豐富度（描述有多少不同物種）和均勻度（衡量物種分佈的均勻程度）。
Yoffe 在統計和數據科學博士研究期間首次接觸到這個框架；在這裡，多樣性指標被用來揭示複雜數據集中的模式，包括涉及古代人類文化的研究。
然後，團隊將相同的統計邏輯應用於與可能的外星生命相關的化學反應。
科學家利用近 100 個現有資料集，檢查了微生物、土壤、化石、隕石、小行星和合成實驗室樣本中的胺基酸和脂肪酸。生物材料一再表現出獨特的組織模式，將其與無生命的化學物質區分開來。
化石仍帶有古代生命的痕跡
最令人驚訝的發現之一是該方法儘管簡單但仍然有效。
透過這種統計鏡頭分析樣本，研究人員能夠可靠地區分生物樣本和非生物樣本。他們也觀察到生物材料形成一個連續體，從保存完好到嚴重退化。
「這真的很令人驚訝，」克倫納說。 “該方法不僅捕捉到了生命與非生命之間的區別，還捕捉到了保存和變化的程度。”
即使經歷了嚴重惡化的例子仍然保留著這種組織結構的痕跡。例如，研究中包含的恐龍蛋殼化石繼續顯示出與古代生物活動相關的可偵測統計模式。
用於未來太空任務的新型飛行器
研究人員警告說，僅靠任何技術都不足以證明外星生命的存在。
克倫納說：“任何發現未來生命的說法都需要在行星環境的地質和化學背景下解釋多個獨立的證據。”
儘管如此，團隊相信這個框架可能會成為未來尋找地球以外生命證據的行星任務的一個有價值的補充。
克倫納說：“我們的方法是評估生命是否存在的另一種方法。” “如果不同的技術都指向同一個方向，那就非常強大了。”
