幾十年來，尋找地球以外生命的科學家一直專注於一項重大挑戰：確定在遙遠的行星和衛星上尋找合適的分子。
但新研究發表於 自然天文學 這表明答案不在於分子本身，而是將它們結合在一起的隱藏模式。
「我們正在證明生命不僅僅製造分子，」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。 “生活也創造了一種組織原則，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，生命系統中發現的胺基酸往往比透過非生物過程形成的胺基酸更多樣化、更統一。脂肪酸表現出相反的趨勢，非生物化學過程比生物化學過程產生更均勻的分佈。
據該團隊稱，這是第一項研究表明，這種生命背後的特徵可以純粹透過統計來檢測，而不需要依賴單一的專門工具。這意味著該方法可以使用當前和未來太空任務已經收集的數據。
這些發現是在地球探索迅速進展之際發布的。研究火星、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精確的測量。然而，解釋這些化學訊號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，也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，僅僅檢測到這些化合物就被認為是證實生命的有力證據。
「天體生物學本質上是一門法醫科學，」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。 “我們試圖從不完整的線索中推斷出過程，通常是通過非常昂貴且不頻繁的任務收集到非常有限的數據。”
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；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遇到這個框架，其中多樣性度量用於揭示複雜數據集中的模式，包括對古代人類文化的研究。
然後，研究小組將相同的統計邏輯應用於與可能的地下生命相關的化學反應。
科學家利用大約 100 個現有資料集，分析了來自微生物、土壤、化石、隕石、小行星和合成實驗室樣本的胺基酸和脂肪酸。生物材料一次又一次地表現出獨特的組織模式，這將它們與非生命化學區分開來。
化石仍然有古代生命的跡象
最令人驚訝的發現之一是該方法簡單而有效。
透過這種統計鏡頭檢查樣本，研究人員可以可靠地區分生物樣本和非生物樣本。他們還發現生物材料在保存完好和高度降解之間形成了一個連續體。
「這真的太棒了，」克倫納說。 “該方法不僅包括生命與非生命的區別，還包括保存和改變的程度。”
即使經歷了顯著退化的樣本也保留了這種組織結構的痕跡。例如，研究中包含的恐龍蛋化石繼續顯示出與古代生物活動相關的可偵測統計模式。
未來太空任務的新工具
研究人員警告說，沒有任何一種技術足以證明外星生命的存在。
克倫納說：“任何關於未來發現生命的說法都需要多重獨立的證據，並在行星環境的地質和化學背景下進行解釋。”
然而，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。” “如果不同的技術指向同一個方向，那就變得非常強大。”
