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人类只是生命之树的很小一支

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美国马里兰州立大学的生物和昆虫学教授萨拉·威尔说:“地球上许多生命形式和我们原来知道的不一样。”威尔最近在由美国科学发展协会(AAAS)组织的一个特别会议上,对科学界作了关于“外星生命可能具有的外形”的学术报告。这次会议讨论了许多关于外星生命存在合理性的问题。威尔说:“人类只是生命之树的很小一支,如果把地球出现生命以来的历史比作一天的话,那么人类只是在24小时最后的20秒出现的。”

地球早期并不是一个特别适合生命居住的地方。威尔指出:“第一个细胞大约产生于凌晨3点,它是靠代谢硫化氢而生存的。”她希望天体生物学家们能从化石记录中得到一些启示。或许,外星生命可能比最有想象力的科幻作家想出来的东西还要离奇。

我们很难想象外星生命靠什么生活,它们吃什么,喝什么,它们是不是有嘴、喉咙或胃。美国加州帕那迪亚喷气推进实验室的纳尔逊说:“我们不能被一个错误的问题牵着鼻子走。”为了避免提出错误的问题,天体生物学家已经戏剧性地改变了他们对生命的认识。

哈佛大学的史密森天体物理中心的科学家戴维·拉撒姆是一颗太阳系外的行星的发现者。他发现的行星体积大约有木星的11倍,围绕着后发座中的一颗淡黄色星体转动。拉撒姆说:“在今后几年内,你会看见成千上万份发现新行星的通告。我觉得每一个恒星周围如果没有行星是没有道理的。”数一下那宇宙中行星的数目,想一想这每个行星都可能成为生命存在的场所,你就会更好地理解外星生命多样性的巨大范围了。

自然界中所有的事物都是互相适应的。一个类似于重力的微妙的力就会完全改变生物的外形。如果,一个行星上有致密的大气层,也就意味着地心引力存在。这暗示着,这个星球上出现的生物可能要顶着较厚的大气前行,或许是依靠它们的翅膀飞行或者滑翔。天体生物学家热切希望能找到一些通行的宇宙生物法则。这种想法来自物理学和化学,因为对远距离星体运动状态和光信号特征的观察已经证实:地球上的应用物理。化学定律在浩瀚的宇宙空间内仍然适用。威尔认为,应该还有类似的适用于全宇宙的生物学定律。这意味着可能有一条适合全宇宙空间的生命进化法则。

威尔说:“‘进化’无时无刻不在发生,这是铁的事实。”如果我们真的发现,哪怕是一汤勺的火星土壤中有细菌,这也强烈地意味着其他地方可能已经进化出了更加高级的生物。

生物进化是漫长的、有趣的,因为要适应不同的环境,最后形成的样子千奇百怪,但其中还是有一些简单的原则,例如双边对称原则:对称的手臂、大腿、眼睛和耳朵等。对于对称原则,我们已经非常习惯了,但要研究它,还要追溯到一种原始的扁平虫。

这个宇宙中没有比氢更基本的东西了。“在地球上生活的人看来,宇宙中氢最丰富似乎不对,但是,宇宙中确实没有能比氢更丰富的元素了。”锡拉丘兹大学的物理教授维达利说,“你应该想到最简单和最轻的原子就是氢原子。如果把两个氢原子放在一起,那么你就会得到最简单、最轻,也是最丰富的氢分子了。”

大约150年前,天文学家就认识到星际之间的空间会被比头发丝的直径还小的稀薄而又分散的尘埃颗粒所占据。“在星际之间,氢分子扮演了两个主要的角色。”维达利解释说,“首先,氢会促成恒星的形成。其次,氢分子有助于形成其他更加复杂的分子。”众所周知,地球上的生物是由复杂的分子构成的。通过那些被科学界承认的化学规律,我们可以猜想,同样的过程也会发生在别的某个地方。

根据这个理论,一个寻找外星生命必需的基础实验已经在纽约北部维达利的实验室里展开了。维达利说:“现在,我们只想知道这种星际尘埃是由什么组成的。”为了搞清楚这个问题,他精心制造了一台装置,这种装置可以制造出一个具备只比绝对零度高10度的温度和10-12个大气压的真空度的星际环境。这个实验证明了一个理论,氢分子并不是两个氢原子在偶然碰撞生成的。威尔说:“我们发现有些物质在反应中有更重要的促进作用。”这些发现将帮助科学家重新考虑在星际空间中形成氢分子或其他分子的各种途径和条件。美国航空航天局AMS研究中心的法里得·萨勒玛说:“经测定,有机化合物在宇宙中极其丰富,它也是生命的基础。前期生命(已死的生命)碳基化合物构成的岩石,在星际空间的介质中也是最为丰富的,这意味着碳基化合物构成的生命将有可能遍布整个宇宙。多环芳香烃(PAHs),这种含碳化合物的家族在地球上是很常见的。在煤、烟灰和汽车尾气中,你都可以找到它们。它可能也是宇宙中最丰富的一类有机分子。”

这些发现使天体生物学家感到兴奋。“如果像多环芳香烃这样大而复杂的分子确实存在于茫茫的宇宙空间的话,那么现行的化学理论就必须在这些领域做出根本的修正。”科罗拉多州博尔德大学的西奥多·斯诺说,“一旦能证实宇宙空间中确实存在复杂的分子,接下来我们就会知道有关宇宙以及我们人类的起源的最重要而且最新的信息。”

萨勒玛的同事路易斯·阿伦安东尼做了一个实验。在实验室里,阿伦安东尼把冰和少量由碳化物组成的岩石混合,再把这种混合物置于紫外线和宇宙射线下照射加热。这个过程大体上重现了彗星的命运。彗星在撞上行星或恒星之前就这样在宇宙空间消磨时间。实验过程中发生了两件事,第一件事是,在实验结束时,在简单的混合物中出现了一些复杂的有机化合物;第二件事更令人惊奇,这些有机化合物开始自己组织起来,形成了像墙一样的膜,包围了类似细胞的微细胞组织。阿伦安东尼说:“这些有结构的有机化合物具备了捕捉能量的能力。这种现象可能是生命起源的临界点,因为它具备了为原始细胞供应能量的手段。”如果在这个实验室中,类似的事情确实发生了,那么在宇宙中原始的生命事件也会发生。由此推论,更高级的生命形式甚至也会发生。

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