达尔文的外星人

作者: Sam Levin

来源: 国际天体生物学杂志

发布日期: 2017-11-05

牛津大学的生物学家基于进化论,对外星人的长相进行了重新预测,认为外星生命将经历自然选择,复杂的外星生物可能会经历重大转变。他们认为,外星人可能由层层嵌套的实体组成,且每个层次上消除冲突所需的限制条件是发生重大转变所必需的。此外,他们提出,外星生物的复杂性也需经历重大转变才会产生,因为这是完成超越简单分子的复制而进阶的唯一途径。

当我们幻想外星人的模样时,会本能的基于人类的样貌对它们的外观进行设想:拥有灵巧双手、双足以及与人类相似的面部结构。要说有什么不同,一般也就是眼睛要大一点,手脚看上去都怪怪的。最近,牛津大学的生物学家基于进化论,通过以下几点论证链,对外星人的长相进行了重新预测:外星生命将经历自然选择;根据自然选择学说,我们可从生物角度对外星人进行进一步预测。

尤其是,对于复杂的外星生物来说,它们很可能会经历重大转变;能消除冲突的限制性条件是发生重大转变所必需的;复杂的外星人将由一个层层嵌套的实体组成,伴随着在每个层次上消除冲突所需的限制条件。外星人或许无处不在,仅银河系中的行星数量就有至少1000亿,其中约有20%是宜居行星。这部分行星哪怕只有万分之一能进化出生命,那在银河系里地球也有成千上万的外星生物邻居。如果外星人真的存在,它们会是什么样子呢?

如果有天人类真的会与外星人接触,那么在这天到来之前,我们有必要尽可能的了解这些外来物种。然而,这种预测是很困难的,原因很简单:我们只见过一种生物——地球生物,只能基于地球生命的样子进行推测。而这却不一定合理。例如,地球生物的眼睛和四肢出现过多次进化,但这并不意味着别的星球上的生物也会出现同样的进化。

人类呼吸氧气,碳是组成我们身体的基础元素,由DNA编码而成......同样,这并不意味着外星生物也这样,它们可能靠氮气呼吸,体内的基础元素是硅,压根就没有DNA等等。牛津大学动物学系的研究员Sam Levin等人最近在《国际天体生物学杂志》上发表一篇论文,认为我们可以从进化论的角度来了解外星人。

Levin说:“在天体生物学领域,过去的研究方法在很大程度上是机械的,都是基于我们在地球上看到的,以及我们对化学、地理和物理了解来对外星人进行预测。因此我们提供了一种新方法,即使用进化理论做出独立于地球细节的预测。”

论文通过将外星自然选择作为思想框架,该讨论了与地外进化、以及太空中复杂性的出现的相关问题。当达尔文提出自然选择学说时,我们不知道DNA是什么、不了解基因突变的意义,也不懂特征会如何传递。可自然选择学说就是如此简单,它只需三个条件便能运作:变异,与变异相关的繁殖成功,以及遗传性的变异。作者在论文中以长颈鹿为例,解释了这一进化过程。

自然选择不仅解释了进化的变化,也解释了适应。生物似乎是为了适应它们生活的世界而被设计成这样的。通过进行一步步缓慢地选择,那些与在环境中成功存活下来有关的特质会慢慢成为种群特性。因此,随着时间的推移,自然选择会导致生物看起来像是为了在环境中获得成功而设计的。而自然选择是导致这种物种设置的关键。在论文中,作者问,外星人也会经历自然选择吗?

如果没有造物主,那么唯一可以用来获得具有自我复制(像细胞或病毒)的目的的方法是自然选择。如果没有自然选择,生物就无法适应环境,那么它们的存在会是短暂的。想象一个外星人,比如像上图A中显示那样的简单的复制分子,那么这个“外星人”可能不会经历自然选择。如果它每次都能进行完美的复制,也就不会发生变异,从而不会出现任何改善;又或者它有很高的复制错误率,那么它则会迅速的毁灭。

但如果外星生物是比简单分子更复杂一些的东西,如图中B所显示的那样,那么外星人则已经经历了自然选择。根据自然选择学说的预测,它们会经历遗传、变异和繁殖成功,如果没有发生这三件事,那么外星人不可能比只会复制的简单分子更复杂。因此说,如果外星人有特定设置,那么它一定经历过自然选择。

即便是细菌细胞也有其共同协作以达到目标的复杂结构,如移动和进食。换句话说,大部分我们有兴趣寻找甚至能够找到的“外星生物”都将是复杂的。这是因为只有简单如分子的东西才不用经历自然选择,这些分子既难在物理上被检测出来,也难以从其所在的惰性分子背景中区分出来。它们的存在是短暂的,因为没有自然选择来提高它们的适应性,它们很快便会消失。即使我们真的找到了它们,也不太可能会把它们划分到生命这一类里。

地球上的复杂性是通过一些少数被称为“个体的重大转变”的事件而出现的。当各自独立的有机体聚集在一起形成一种新个体时,这种情况就会出现。在地球上,基因聚集在一起形成基因组,单细胞生物的聚集能形成像人类这样的多细胞生物。在少数情况下,像昆虫这样的多细胞生物,它们自身会形成像“超级生物”一样的社会。这种事件非常稀有,需要在极端的进化条件才会发生。

作者认为,外星生物的复杂性也需经历重大转变才会产生,因为这似乎是完成超越简单分子的复制而进阶的唯一途径。由于让重大转变发生的条件很罕见,从进化论的角度来看,我们已经对其有较深的理解,这使得科学家可以对外星人的外貌进行一些猜测。其实,正如你我都是由细胞组成,而细胞都是由细胞核和线粒体组成,而细胞核和线粒体又都是由基因组成的一样......外星生物也可能是以这种层级单位元间的堆叠而成的。

或许外星生物不一定像我们一样由“细胞”组成,但它们必定也是由一些曾经能独立生存的个体组成,而反过来,这些个体的形成也依赖于外星生物的遗传物质,无论这遗传物质具体是什么。生物机体具有在适当情况下维持所有身体构成一起运作,从而制造有机体的机制。

外星人或许没有两条腿,但从进化的角度来看,它们的构成对我们来说比想象中要“熟悉”得多。这里说的熟悉,不是指因外观上的相似。从外表上看,它们可能与地球上的任何生物都大相径庭,但是,在更本质的层面上,它们和我们是相似的:我们有着类似的构成结构(原先能独立生存的部分嵌入在能独立生存的部分内),也经历了相似的进化史(独立的有机体合作形成新的、更高级的生物体)。

要更深刻的了解外星人可能是什么样子,还需科学家做很多相关的工作。而其中第一个最令人兴奋的问题便是:“我们是宇宙的唯一吗?”对于这个问题我们似乎还没有确切答案。但是,新发表的论文告诉我们,如果我们不是宇宙中的孤儿,那么从进化论的角度看,我们的外星人邻居们,和我们本质上或许并没有太大区别的。

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