一个9纳米“氮质体”的示意图，其大小与一个病毒相当，有一部分外膜移去，显示出其空心结构。

近日，康奈尔大学的化学工程师和天文学家模拟出了一种新的生命形式。这种生命以甲烷为基础，不需要氧气，其代谢和繁殖都与地球生命相似。

通过一种兼具想象力与严格科学性的方式，科学家提出了一个存在于严酷、寒冷环境下的生命样板，尤其适用于土卫六（又称泰坦，土星最大的卫星）。在这颗卫星上，巨大的海洋不是由水组成，而是代之以液态的甲烷。土卫六上或许存在着基于甲烷、无需氧气的生命。

理论上，这种生命具有的细胞膜由小的有机氮化合物组成，能在液态甲烷所处的温度——零下180摄氏度——下保持活性。这项工作由化学分子动力学专家波莱特·克兰西（Paulette Clancy）和第一作者、化学工程研究生詹姆斯·斯蒂文森（James Stevenson）主持完成，相关的研究结果发表在2月27日的《科学进展》（Science Advances）上。论文的共同作者乔纳森·卢尼内（Jonathan Lunine）是康奈尔大学辐射物理学和太空研究中心的主任。

乔纳森·卢尼内是土星卫星的专家，同时也是卡西尼-惠更斯任务——发现了土卫六的甲烷-乙烷海洋——的跨学科科学家之一。受到土卫六可能存在甲烷生命的启发，同时借助邓普顿基金会关于“非水生命”（non-aqueous life）的资助，他于一年之前向康奈尔大学寻求有关化学模拟方面的学术帮助。此前从未见过卢尼内的波莱特·克兰西伸出了援手。

“我们不是生物学家，也不是天文学家，但我们拥有正确的工具，”克兰西说，“或许这会有所帮助，因为我们没有预设什么东西应该在细胞膜里，什么东西不应该。我们只是对那里已知的化合物进行了分析，然后问，‘如果这是你的调色板，你能创作出什么来？’”

在地球上，生命基于磷脂双分子层膜，这是一种强韧、可渗透的水基小囊结构，将多种有机物质包容在一起，并能进行有选择性的物质运输。由这种膜组成的小囊称为脂质体。许多天文学家在寻找地外生命时，将目光集中在了适居带中，这是一个环绕太阳一定距离的区域，在该区域内的行星上可以存在液态水。但是，如果细胞并不是基于水，而是基于甲烷形成呢？液态甲烷的温度显然低得多。

根据脂质体（liposome）一词，化学工程师将他们理论中的细胞膜称为“氮质体”（azotosome），其中“azote”是法语中“氮”的意思。氮质体由存在于土卫六低温海洋中的氮、碳和氢分子组成，但具有与地球生命脂质体同样的稳定性和柔韧性。这一结果令克兰西和斯蒂文森这样的化学家感到惊喜，因为他们之前从未想到过细胞稳定性的机制。他们研究的对象通常是半导体，而非细胞。

他们采用了一种分子动力学方法对候选的甲烷化合物进行了筛选，找出能够自组装形成膜结构的化合物。最有可能性的是一种丙烯腈氮质体，它显示出了很好的稳定性，不易解体，同时具有与地球生命的脂质体类似的柔韧性。丙烯腈是一种无色有毒的液态有机化合物，可用于生产丙烯酸树脂、聚丙烯腈和热塑性塑料，它也存在于土卫六的大气层中。

波莱特·克兰西对已经取得的结果感到兴奋，接下来，他将尝试模拟出这些细胞在甲烷环境中的行为变化，即这些基于甲烷的细胞在无氧条件下如何进行代谢和增殖。

乔纳森·卢尼内展望未来能够在土卫六上检验这些结果。他说：“有朝一日将探测器送上土卫六，漂浮在这颗卫星的海洋表面，直接采集有机物的样本。”詹姆斯·斯蒂文森说，他部分受到了阿西莫夫科幻小说的启发。在1962年的一篇短文中，阿西莫夫提到了非水基生命的概念。（任天）