地球上生命的存在是幸运的偶然，还是自然规律的必然结果？对于一个新形成的行星来说，生命的出现是简单的，还是经过一系列不大可能发生的事件后几乎不可能产生的结果？天文学、行星科学和化学等不同领域的进步，现在有望在不久的将来解答这些深刻的问题。如果像科学家们希望发现的那样，生命在我们星系中多次出现，那么通往生命的道路一定不会那么艰难。此外，如果从化学到生物学的路径被证明是容易跨越的，那么宇宙中可能充满了生命。
数千颗系外行星的发现引发了生命起源研究的复兴。令人震惊的是，几乎所有新发现的太阳系都与我们自己的太阳系截然不同。这是否意味着我们自己非常奇特的系统更有利于生命的出现？探测遥远恒星轨道行星上的生命迹象并非易事，但用于梳理出微妙“生物特征”的技术发展迅速，幸运的话，我们可能会在一二十年内看到遥远的生命。
要了解生命是如何开始的，我们首先必须弄清楚行星是如何形成的，以及由什么成分形成。新一代射电望远镜，特别是位于智利阿塔卡玛沙漠的阿塔卡玛大型毫米/亚毫米阵列，已经提供了原行星盘的美丽图像和化学成分图。这些信息正在启发我们构建更好的模型，以了解行星如何从星盘的尘埃和气体中组装而成。在我们自己的太阳系中，“罗塞塔”号任务访问了一颗彗星，而“奥西里斯-REx”号正在带着来自小行星的样本返回地球，这可能会为我们提供构成我们星球的物质的基本清单。
支持科学新闻报道
如果您喜欢这篇文章，请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅，您将有助于确保未来能够持续报道关于塑造我们当今世界的发现和思想的具有影响力的故事。
致谢：马修·特沃姆利
一旦像地球这样的行星——不太热也不太冷，不太干燥也不太潮湿——形成，必须发展出什么样的化学物质才能产生生命的基石？在 20 世纪 50 年代，标志性的米勒-尤里实验用电脉冲（模拟闪电的影响）轰击水和简单化学物质的混合物，证明氨基酸（蛋白质的组成部分）很容易制造。然而，事实证明，其他生命分子更难合成，现在看来，我们需要彻底重新构想从化学到生命的路径。核心原因在于 RNA 的多功能性，RNA 是一种非常长的分子，在所有现有生命形式中都发挥着多种重要作用。RNA 不仅可以像酶一样发挥作用，还可以存储和传输信息。值得注意的是，所有生物体中的所有蛋白质都是由核糖体（细胞机器，读取遗传信息并制造蛋白质分子）的 RNA 成分的催化活性产生的。这一观察结果表明，RNA 在生命进化的早期阶段占据主导地位。
今天，婴儿地球上的化学物质如何产生 RNA 以及基于 RNA 的细胞的问题是生命起源研究的核心问题。一些科学家认为，生命最初使用更简单的分子，后来才进化出 RNA。然而，其他研究人员正在正面解决 RNA 的起源问题，令人兴奋的新想法正在彻底改变这个曾经沉寂的化学研究分支。备受青睐的地球化学场景涉及火山区域或撞击坑，具有复杂的有机化学、多种能源以及动态的明暗、冷热和干湿循环。引人注目的是，通往 RNA 的许多化学中间体从反应混合物中结晶出来，自我净化，并可能在早期地球上作为有机矿物质积累——当条件改变时，这些物质储备等待着生命的到来。
假设关键问题得到解决，我们仍然需要了解 RNA 是如何在第一个原始细胞内复制的。研究人员才刚刚开始确定可能使 RNA 能够自我复制的化学能源来源，但仍有许多工作要做。如果这些障碍也能被克服，我们或许能够在实验室中构建复制、进化的基于 RNA 的细胞——重现生命起源的可能途径。
接下来会发生什么？化学家们已经在问，我们这种生命是否只能通过一条合理的途径产生，还是多条途径可能导致从简单的化学物质到基于 RNA 的生命，再到现代生物学。其他人正在探索生命化学的变化，寻找关于宇宙中可能存在的生命多样性的线索。如果一切顺利，我们最终将了解从化学到生物学的转变有多么稳健，从而了解宇宙是充满生命形式，还是——除了我们之外——一片荒芜。
本文是专题报道《科学领域中最大的问题》的一部分，由卡弗里奖赞助。它由大众科学和自然杂志编辑独立制作，他们对所有编辑内容负全部责任。