三体⼈是科幻⼩说《三体》中的外星⽣物。在三体世界的“乱纪元”中,太阳升起落下毫⽆规律,天⽓瞬息万变,三体⼈怎么活下去?他们有⼀项特殊的技能——脱⽔,能迅速脱⽔化为⼀张“纸⽪”,等灾难过去,将纸⽪浸泡在⽔中,就恢复原样了。这在⽣物学上可⾏吗?当然是可⾏的,我们不妨从⽣物演化的⻆度,详细分析三体⼈的进化过程。地球上的⽣物,具有脱⽔耐性(Desiccation tolerance)的其实⽐较常⻅。
⽆论细菌、真菌,还是植物和动物中,都有⽣物具有这样的能⼒。我们重点来看看地球上具有此类能⼒的动物,与三体⼈的共性。动物中的轮⾍纲、线⾍动物⻔、缓步动物⻔、鳃⾜纲,以及⼀些昆⾍,都有物种存在很强的脱⽔耐性。各类中的代表⽣物有:轮⾍纲——蛭形轮⾍,从数万年永冻⼟中分离,能盗取基因,约8~9%外源基因。线⾍动物⻔——秀丽隐杆线⾍,耐久型幼⾍阶段可脱⽔98%,可在极端⼲燥环境存活4个⽉。
缓步动物⻔——⽔熊⾍,可脱⽔99%,抗极端⾼低温、辐射,存活数年,有盗取基因能⼒。鳃⾜纲——丰年虾,俗称⻧⾍,耐⼲旱⾼盐,幼⾍脱⽔98%,最⾼可耐100%盐浓度。昆⾍——范⽒多⾜摇蚊,⼜称昏睡摇蚊,脱⽔97%,⻓时间耐⾼低温,耐纯酒精。当遇到极端环境,动物转变⽣理特征,转变为具有忍耐恶劣环境的状态,称为隐⽣(Cryptobiotic)。
在⽆脊椎动物中,隐⽣是很常⻅的现象,除了低湿隐⽣(脱⽔耐性)外,还有低温隐⽣、⾼温隐身、缺氧隐⽣、变渗隐⽣等等。不难发现,具有脱⽔耐性的⽣物,往往具有多种隐⽣能⼒。在《三体》原著中,三体⼈其实也不仅仅具有脱⽔耐⼲旱的特性,也同时能耐⾼温、低温、耐辐射。三体⼈脱⽔后,变成⼲纤维,除了可以等待复活外,也可以⼀把⽕烧掉,成为燃料。三体⼈判处死刑,或者年⽼、找不到⼯作,就是脱⽔⼀把⽕烧掉。
这不仅说明了三体⼈的碳基属性,也说明了它们脱⽔后,具有极低的含⽔量。三体⼈与地球⽣物的⾼共性,适宜地球环境,也是他们意图攻占地球的根本原因。通过分析以上⽣物的共通⽣理特性,我们能够探索出三体⼈的进化秘密。具有极端环境抗性的地球⽣物,它们身体内⼤多具有相同的秘密——海藻糖(trehalose)。虽然细胞中的⼀些蛋⽩质、多不饱和脂肪酸、多胺,以及其它的⼀些糖分,也有利于脱⽔耐性。
但海藻糖是这些⽣物,具有极端环境抗性的主要共同物质,不仅仅是动物,就连具有脱⽔耐性的真菌(如⾹菇)和植物(如卷柏),也主要是海藻糖在发挥作⽤。海藻糖具有什么样的神奇魔⼒,才让这些地球⽣物,共同选择了这种物质?因为海藻糖在⼲燥环境下,会发⽣玻璃化,形成⾮晶态物质。海藻糖玻璃化状态下,没有尖锐晶体,不仅可以避免对细胞结构的破坏,还能降低胞内⽔蒸汽压⼒,增加对脱⽔的抵抗⼒。
同时玻璃化的粘稠状态,也能减少分⼦扩散,基本停⽌细胞内的所有⽣化反应。同时还会抑制脂质融合,对细胞膜和细胞内蛋⽩质都具有稳定和保护作⽤,从⽽确机体保完全休眠和⻓时间的稳定。脊椎动物脱⽔耐性低,正是缺少这样的机制。在脊椎动物中脱⽔耐性最强的是红斑蟾蜍,最⾼也只能达到40%。低温耐性最强的是林蛙,主要利⽤体内的尿素和葡萄糖作为低温保护剂,可在零下⼏度2/3结冰状态存活。
但这些特征⽐起隐⽣的⽆脊椎动物都差了很多。更⾼等的脊椎动物,⽆论⾎液循环系统、免疫系统、神经系统,各类器官都⾼度依赖⽔环境,往往没有脱⽔耐性。海藻糖在⼈体中不仅⽐例低,⽽且主要促进细胞⾃噬,并不发挥对极端环境耐性的作⽤。这也注定了三体⼈与地球⼈截然不同的⽣理构造。⽆脊椎动物之所以⼴泛⽤海藻糖作为隐⽣状态的保护剂,并不是它们专⻔应对隐⽣⽽进化来的,⽽是它们的“⾎糖”正好就是海藻糖。
即便不能隐⽣的昆⾍,绝⼤多数都能忍耐⼲旱,轻轻松松可脱⽔50%存活,超过蛙类的极限,⽽且体型更⼤的昆⾍,表现出更⾼的脱⽔耐性。所以从地球⽣物推测,三体⼈的⾎糖,⼤概率就是海藻糖,⽽且它们的⾎糖浓度可能⾼于地球⼈。根据地球⽣物的特征,可以猜测,三体⼈在脱⽔的过程中,体内超过20%以上的⼲重物质都会转化成海藻糖。作为⼤型⽣物,仅仅只有海藻糖的⾎糖,还不⾜以具有极⾼的脱⽔耐性。
三体⼈还应该具有什么样的特征?通过分析上⾯的多种地球⽣物,不难发现,较⾼等的⽆脊椎动物中,鳃⾜纲和昆⾍纲属于节肢动物,它们和缓步动物⻔都属于泛节肢动物。泛节肢动物普遍存在⼏丁质(甲壳素,属于⼀种多糖)外⻣骼,同时也在地球⽣物史中出现过⼤型化的⽣物。除了脱⽔耐性,三体⼈在炙热环境下还需要反射太阳辐射,那么三体⼈是必然存在外⻣骼的。
不过外⻣骼的进化路线是多种多样的,仅仅钙化路线就多达18种,并不⼀定需要考虑节肢动物的外⻣骼。钙的运⽤可以增加外⻣骼的强度,⼏丁质的运⽤可以增加韧性和弹性,⼆氧化硅的运⽤可以增加对太阳辐射的反射。当然,不排除可以像鳞⾜类那样运⽤⻩铁矿,具有含铁的外⻣骼。这样三体⼈的外⻣骼⼤约具有三层,最外层为⼆氧化硅,这⼀层可能很薄,类似于昆⾍外⻣骼的蜡质分⼦。中间是矿化层,可能含钙和铁等等,具有很⾼的强度。
应该存在微孔,可以运输硅化物到外⻣骼表⾯。内部是⼏丁质,附着肌⾁,不仅保护内部脆弱的组织和器官,还能给肌⾁储存弹性势能。除了外⻣骼外,还可以通过呼吸和排泄来降低⽔分的流失。那三体⼈是怎么呼吸的?考虑到有氧呼吸的种种优势,三体⼈应该也属有氧⽣物。⾄于它们的呼吸⽅式,需要从以下两点来看:通过三体⼈的思维来看,中枢神经系统应该也是集中的,⽽不是像章⻥神经系统那样的分散。
三体⼈的神经系统可以⼀开始就是集中的,就像脊索动物⻔⼀样;也可以是分散,在不断进化过程中,逐渐变得集中,例如早期可以类似于环节动物、昆⾍那样的链状神经系统。考虑到三体⼈⽣活的恶劣环境,当它们在进化史上还属于低等⽣物时,⽤肺这样的器官呼吸是具有很⼤代价成本的。很有可能,⼤多低等的三体⼈(或者三体⽂明中的低等动物)全身分布着类似⽓⻔这样的呼吸器官。⽓⻔上具有覆盖物,可以减少⽔分的流失。
在原著中,三体⼈经过近200次⽂明,它们的进化次数可能⽐这还多得多。那么在反复往⾼等⽣物进化的过程中,随着神经系统、循环系统、⻣骼系统变得越来越发达,它们可能就像陆地脊椎动物退化掉鳃⼀样,退化⽓⻔,演化出具有⾼效呼吸的“肺”。当然,它们肺的具体形式和⼈类会有差异,同时具有抗旱、冷、热等特性。由于三体⼈还需要进⼊隐⽣状态,那么三体⼈的⽓⻔可能并没有完全退化。
当环境变得恶劣后,它们转化体内有机质为海藻糖的同时,还会关闭肺部,同时保持⽓⻔通畅,持续极其微弱的呼吸状态。通过极低的新陈代谢,保持机体的⽣命状态。三体⼈的繁殖和交流⽅式,⼜可能存在怎样的进化机制?按照原著,三体⼈的繁殖⽅式是⽗⺟的有机质互相融合,然后诞⽣3~5个后代,后代会继承⽗⺟的部分记忆。那么,三体⼈的这种⽣殖⽅式,相当于低等⽣物的接合⽣殖+分裂⽣殖。
地球上⾼等⽣物的两性异配⽣殖⽅式,其实是⾼度依赖外部⽔环境所进化⽽成的。三体⼈可能经常⾯临极端缺⽔环境,那么主要的繁殖⽅式,沿着融合-分裂路线,是合理的。就像地球⽣物的异配⽣殖可以逐渐进化成哺乳动物这样的复杂⽣殖⽅式⼀样,三体⼈融合分裂的⽣殖⽅式,也可以进化到⾼等的形式,可能在⽣殖过程中,机体也存在复杂的⽣化变化,组织和器官有着⾃身的融合和分裂规则,这⾥就不详细探讨了。
三体⼈如何才能做到继承⽗⺟的部分记忆?这⼀点上,我们可以参考昆⾍所具有的成⾍盘。完全变态的昆⾍,幼⾍体内具有典型的成⾍盘。幼⾍只管不断地吃,化蛹之后,成⾍盘内的⼲细胞就会再分化成成⾍的各个器官。所以才有⼈认为,成⾍是寄⽣在幼⾍体内的,最终取代幼⾍。幼⾍不断吃吃吃,只是给成⾍做了嫁⾐。但这种说法,其实并不严谨。按照成⾍盘形成的机制,不难猜测,三体⼈之所以能继承⽗⺟的部分记忆,具有相似的过程。
在繁殖过程中,⽗⺟承载记忆的神经系统并不会直接被破坏,⽽是经过融合分裂后(不排除有复制的可能),被后代所继承,会类似于成⾍盘⼀样被保护起来。在幼体不断成⻓的过程中,随着神经系统的发育,功能逐渐完善后,这些记忆就会不断的解开,并和后天记忆⼀样,成为⾃⼰记忆的⼀部分。⾄于三体⼈单纯运⽤脑电波进⾏交流,这对进化的挑战,具有最⾼的难度。这种不依赖于五官的交流,有些类似于昆⾍的信息素。
当然直接脑电波交流,的确才是最底层的机制。因为⽆论听觉、触觉、视觉等等各种感官,本质上的⼒都是电磁⼒。⽽且外部信号的转化,本质上也都是转化成电信号传导的。我们可以推测,三体⼈神经系统的底层逻辑和地球⽣物是相似的。但他们神经系统输出和接受信号的微观结构,会存在调制解码系统。虽然进化出来的确难上加难,但原著设定中三体⼈进化出⽂明就有200多次。他们的⽣物演化史,⽐地球⽣物还要内卷。
不排除在最后⼀次进化过程中,恰好出现了特定的环境和相应的⽣理构造,进化出脑电波交流的可能。虽然概率很低,但也并⾮没有可能。有了这样的神经系统,三体⼈的社会形式就很好解释了。地球上,单纯因为信息素交流,蚂蚁之类的昆⾍就可以形成庞⼤⽽紧密的社会结构。纯信息素的控制,也让蚂蚁没有“情感”。当然蚂蚁没有情感,也可能是神经系统过于原始的体现。
⽽且三体⼈对个体,也仅仅是交流,并不会像蚂蚁那样通过信信息素控制个体。这也是为什么,三体⼈并不会形成昆⾍那样的⾍族社会体系。虽然三体原著提到三体社会是绝对理性的,但其实三体⼈个体是具备各种情感的。例如原著中的三体⼈个体就有表现出⼀些情绪、情感反应。我们可以这样理解,三体⼈是具备情感,但是被⾼度压抑的。⼈体社会被要求绝对理性,这是他们应对极端环境,进化出来的⽣存策略。
如果他们真的能⽣存在地球上,或者与地球⼈⻓期接触,这样的绝对理性是可能被瓦解的。三体⼈社会属性上的理性,其实也是体现在透明交流带来的⾼压。可以想象,从现在开始地球⼈的所有思想都变得完全透明,那么任何⼈的表达都会变得谨慎,情绪和情感⾃然就受到了压抑。个性被限制后,⼀个集体更容易形成共同的声⾳。任何⾼效率的组织,都必须有领袖。这种共同声⾳,就会集中在领袖上,形成权⼒的集中。
再加上,三体⼈通过统⼀⾏动渡过⼀次次的灾难,随着领袖威望的增加,形成专制元⾸制的可能性就会越来越⼤。以上便是三体⼈可能的进化过程。我们不难发现,虽然三体⼈具有多种地球⽣物的特征,但并不能在地球上找到⼗分相似的⽣物。不过,按照原著的设定,三体⼈的⽣理特征,其实是⽐较符合进化逻辑的。不得不说,在三体⼈的设计上,⼤刘是很⽤⼼的。