影子生物圈

影子生物圈（Shadow biosphere）是美國科羅拉多大學的卡羅爾·克萊蘭（Carol Cleland）及雪萊·科普利（Shelley Copley）提出的假說^[1] ，指的是存在於地球但不同於已知生物理論的生命形式。它們可能存在的非傳統生物，與已知的生物有着不同的生物化學和分子生物學過程。它們之所以沒被發現，是因為我們探索生物世界用的是傳統的生物化學方法。

可能的建議

美國佛羅里達大學生物化學專業的史蒂芬·A·本納（Steven A. Benner）, 阿隆索·里卡多（Alonso Ricardo）, 和馬修·A·卡里根（Matthew A. Carrigan）指出如果RNA生命曾經存在，那就有可能生存到今天，但它們不含核糖體所以被忽視，這通常用於檢測現在那些已知的生物體^[2]。他們建議尋找這些生命應該在低硫的環境中，在空間上有限制（例如小於1微米孔隙的礦物質）的環境，極端冷熱之間循環的環境。

其他影子生物圈可能的建議包括使用不同的生化組分^[1]，不同的核酸（鹼基、糖不同），組成蛋白質的氨基酸不同，使用非標準氨基酸，手性相反的氨基酸和糖，或者使用砷而不是磷，其遺傳物質具有不同的遺傳密碼，甚至是另一種化學物質，它們不是核酸（DNA 或 RNA）鏈或生物聚合物^[3][4]。美國科羅拉多大學的科學哲學家卡羅爾·克萊蘭（英語：Carol Cleland）（Carol Cleland）認為「沙漠岩漆」的性質一直以來被爭論是生物的或者是非生物的，應作為調查影子生物圈的一個潛在可能^[5]。

影子生物圈的存在可能意味着地球上的生命已經進化了不止一次，這意味着地球上可能存在與任何其他已知生命形式沒有進化聯繫的微生物^[4][6][7]。有人建議，如果在地球上發現另一種微生物生命形式，那麼生命在宇宙其他地方也很常見的可能性很大^[4][6]。

從什麼地方尋找影子生物

2009年的一個研究給出了一個可能的尋找方案^[3]

• 極端自然環境，或者非標準的生命生存環境
  • 乾燥的沙漠
  • 冰原
  • 深海熱液口和地下深層
  • 高海拔的山頂和高原
  • 高層大氣中的顆粒
  • 高輻射環境
  • 高鹽環境
  • 過高或過低的pH值
  • 金屬和其他有毒物質嚴重污染的地方
  • 嚴重缺乏某些關鍵元素的環境（例如磷，硫）
• 人工環境
  • 引入特定的針對DNA生命的毒素
  • 剔除所有的磷或其他關鍵元素
  • 高溫（大於150℃）
  • 將水替換為另一種溶劑如氨

批評

這個假設還沒有被廣泛接受，批評者指還沒有方法和實驗得出結論能證明影子生物圈存在。例如，曾經似乎支持砷替代DNA中磷的證據可能來自實驗室或現場污染，而包含砷的DNA在化學上是不穩定的^[8]。

參看

• 假定型生物化學
• RNA生命
• 鐵硫生命
• GFAJ-1
• 砷生物化學
• DNA類似物
• 核酸類似物

參考文獻

1. Cleland and Copley (2005)
2. Benner, S. A., Ricardo, A. and Carrigan, M. A. (2004) Is there a common chemical model for life in the universe? 互聯網檔案館的存檔，存檔日期2010-12-14.. Curr. Opin. Chem. Biol., 8, 672-689.
3. Davies, P. C. W. , Benner, S.A., Cleland, C.E., Lineweaver,C.H., McKay,C.P. and Wolfe-Simon,F. Signatures of a Shadow Biosphere (2009) Astrobiology. 9(2): 241-249. doi:10.1089/ast.2008.0251.
4. Callaway, Ewen. Short Sharp Science: How to hunt for shadow life. NewScientist. 2009-02-15 [2010-05-15]. （原始內容存檔於20 November 2011）.
5. Cleland (2007)
6. Morgan, James. Alien life 'may exist among us'. BBC News. 2009-02-16 [2015-09-08]. （原始內容存檔於2009-02-20）.
7. Cosmologist Explores Notion Of 'Alien' Life On Earth. Sciencedaily.com. 2009-02-26 [2010-05-15]. （原始內容存檔於2022-09-27）.
8. Vastag, Brian. Debate over arsenic-based life enters a new chapter. Washington Post. 27 May 2011 [2022-09-24]. （原始內容存檔於2016-07-01）.

閱讀指南

• Cleland, C.E. (2006) Astrobiology Magazine A Shadow Biosphere （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• Cleland, C.E. (2007) Epistemological issues in the study of microbial life: alternative biospheres. Studies in the History and Philosophy of Biological and Biomedical Sciences 38:847–861.
• Cleland, C. E. and Copley, S. D. (2005) The possibility of alternative microbial life on Earth. International Journal of Astrobiology 4(4), 165-173.
• Wolfe-Simon,F., Davies,P.C.W. and Anbar, A.D. (2009) Did nature also choose arsenic? （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館） International Journal of Astrobiology, Cambridge University Press doi:10.1017/S1473550408004394
• Kuhn, T. (1962) The structure of scientific revolutions. University of Chicago Press: Chicago.
• Pace, N. R. (1997) A molecular view of microbial diversity and the biosphere. Science （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）, 274, 734-740.
• Woese, C. R. (2004) The archaeal concept and the world it lives in: a retrospective. Photosynthesis Research, 80, 361-372.

外部連結

• A Shadow Biosphere （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• Bacteria stir debate about 'shadow biosphere' （頁面存檔備份，存於互聯網檔案館）
• Alternate "Life" Styles: Scientists Predict The Possibility Of A Shadow Biosphere