如果僅僅以人類或者地球上的其他生命為藍(lán)本，在宇宙中將會(huì)錯(cuò)過太多的驚奇

在最新動(dòng)漫電影大片《變形金剛》中，人類最初發(fā)現(xiàn)被意外冷凍在北極冰原里的“威震天”的時(shí)候，并沒有把它當(dāng)做一種生物來對(duì)待，而是給了它一個(gè)代號(hào)——NBE1（非生物外星人，non-biological extraterrestrial）。

這個(gè)機(jī)器人的兇殘和野心，卻幾乎與人類所有暴君并無二致?；蛟S，它在以奇幻的方式提出了一個(gè)人類不得不去面對(duì)的問題：生命難道只有一種形式？多年以來，這樣的話題已經(jīng)被眾多科幻小說家反復(fù)演繹，卻一直被看成一種并非科學(xué)意義上的奇思妙想而已。

如今，情況發(fā)生了微妙的變化。它甚至以嚴(yán)肅的方式擺上了美國航空航天局（NASA）的討論席，以重新定義人類去探索地外生命的可能途徑。

就在剛剛過去的7月，美國國家科學(xué)院（National Academy of Sciences）正式發(fā)表了題為《行星系統(tǒng)中有機(jī)生命的限制》的研究報(bào)告。在這份引人注目的報(bào)告中，來自十幾所大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)的天體生物、生物化學(xué)以及天文學(xué)家指出，隨著對(duì)太陽系內(nèi)生命的探索逐步推進(jìn)，人類有必要真正了解自己到底在尋找什么。因?yàn)槿祟愡^去在尋找外星生命上，顯得過于以地球?yàn)橹行牧恕?/p>

實(shí)際上，在溫度、壓力、物質(zhì)基礎(chǔ)以及能源供給方式，或許都與地球迥異的地外行星上，如果存在生命，它們完全沒有必要以地球生命的形式存在。

在這份報(bào)告的扉頁上，寫著這樣一句話：“這份報(bào)告獻(xiàn)給所有不像人的生命形式，不管他們是什么”。

水是生命之源？

今年5月21日，預(yù)定在火星上工作時(shí)間僅剩幾個(gè)月的“勇氣”號(hào)和“機(jī)遇”號(hào)，在登陸火星近三年后傳回了最后一批信號(hào)。

這次它們給人類帶來了巨大的驚喜，因?yàn)樵诠胖x夫環(huán)形山的一塊土壤中，發(fā)現(xiàn)了豐富的硅石。根據(jù)目前的科學(xué)常識(shí)，要產(chǎn)生如此大量的硅石沉淀物，必須有水存在，這也是迄今為止對(duì)于火星上曾經(jīng)有水的最有力的證據(jù)。

一直以來，水始終被認(rèn)為是生命的基石。以人類自身為例，成年人大約七成的體重都由水組成，剛出生的嬰兒這一比重甚至達(dá)到了八成。

就我們所知的生命本質(zhì)而言，實(shí)際上是一系列水生化學(xué)反應(yīng)的集合。水之所以如此重要，是因?yàn)樗奶厥饨Y(jié)構(gòu)。由于氧原子和氫原子所形成的共價(jià)鍵屬于極性鍵，氧原子和氫原子共用的電子對(duì)偏向氧原子一方，導(dǎo)致水分子在氧原子一方擁有負(fù)電荷、氫原子一方擁有正電荷。

水的這種極性，使得它可以充當(dāng)大多數(shù)無機(jī)鹽和葡萄糖等極性分子的溶劑，但無法與油和脂肪類分子相互混合。正是利用不同生物分子的親水、厭水性質(zhì)，生命過程中的許多關(guān)鍵反應(yīng)才得以完成。

以傳遞生命遺傳信息的DNA和RNA分子為例，由于其親水特性，使得它們無法跨越厭水的細(xì)胞膜，厭水的堿基也被束縛在雙螺旋之內(nèi)，這些都確保了不至于在復(fù)制過程中喪失遺傳信息。

這一系列生化反應(yīng)所構(gòu)成的大圖景是可以想像的：當(dāng)構(gòu)成人體的基本單元——細(xì)胞死亡的時(shí)候，細(xì)胞間的水流動(dòng)也歸于停止；同樣，一旦細(xì)胞脫水（失去水分），就會(huì)導(dǎo)致作為遺傳物質(zhì)的DNA（脫氧核糖核酸）的破碎以及蛋白質(zhì)的結(jié)晶，從而為其生命畫上一個(gè)休止符。

正是因?yàn)橐簯B(tài)水對(duì)于地球上已知的生命存在顯得如此不可或缺，在過去數(shù)十年中，尋找液態(tài)水，一直被NASA以及主流科學(xué)家看成是尋找外星生命所遵循的最重要原則。

美國航空航天局科學(xué)項(xiàng)目理事會(huì)資深天體生物學(xué)家約翰隆美爾（John Rummel）接受《財(cái)經(jīng)》記者采訪時(shí)承認(rèn)，尋找外星生命的第一步，就是尋找有水的地方，這也是人類正在做的。截止到目前，火星和歐羅巴（木衛(wèi)二）上都顯示曾經(jīng)有水，或者現(xiàn)在仍有水存在的跡象。

畢竟，我們只知道一種生命形式，就是我們自己，這也是用來比照任何其它生命的一面最自然而然的鏡子。這樣的生命需要液態(tài)水、光或其他化學(xué)能，以及氮，磷，硫，鐵等70多種必要的元素。

然而，如果生命的存在條件真如我們所知的那樣苛刻的話，也許真正能像地球一樣存在生命的，肯定十分渺茫。

孕育外星生命的搖籃

不過，在很多科學(xué)家看來，也許水遠(yuǎn)非生命存在的惟一基石。

美國國家科學(xué)院最新這份報(bào)告的編寫委員會(huì)成員之一、美國海洋生物國家實(shí)驗(yàn)室研究院米歇爾索金（Mitchell Sogin）對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，水對(duì)于廣義上的生命來說，并不是充分條件，因?yàn)樗€需要一定的物質(zhì)條件和能量條件；同樣，水也不是必要條件，外星生命完全可以不是地球上的形式。

隆美爾博士在接受《財(cái)經(jīng)》記者采訪時(shí)也指出，盡管目前對(duì)于我們了解到的所有生命而言，水都是必需的；但是從很多化學(xué)實(shí)驗(yàn)中，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)還有其他溶劑，存在一些明顯的可以支撐生命活動(dòng)的特性。

比如液態(tài)甲烷，就可以完成很多有趣的化學(xué)過程。早在2006年7月，圍繞土星運(yùn)行的“卡西尼”號(hào)探測器就發(fā)現(xiàn)，在土衛(wèi)六（泰坦）的北極，存在幾個(gè)巨大的充滿液態(tài)甲烷或乙烷的湖泊。觀測數(shù)據(jù)顯示，泰坦表面溫度極低，約為零下180攝氏度上下，其大氣主要由氮?dú)猓ㄕ?8.4％）和甲烷（占1.6％）組成。

“我們無法預(yù)測，在泰坦零下180度左右的低溫下，是否會(huì)存在古怪的生命?！彼a(bǔ)充說。

實(shí)際上，如果不考慮溫度而僅僅考慮其大氣構(gòu)成的話，其目前的環(huán)境與約40億年前生命誕生時(shí)的地球極為相似。因此，即使“土衛(wèi)六”上目前沒有生命存在，也不能排除20億年后出現(xiàn)生命的可能性。

即便我們承認(rèn)極性溶劑是生命形成必須的，實(shí)際上也存在更多的選擇。比如液氨就具有許多和水類似的性質(zhì)，可以完成水所支持的大多數(shù)生命功能。

甚至人類聞之色變的硫酸，也可能維持另類生命。在密度為地球大氣的100倍的金星大氣層中，就存在一層厚達(dá)40公里到70公里的濃硫酸云；而且這里的溫度條件可以支持碳－碳共價(jià)鍵的穩(wěn)定存在，這也被認(rèn)為是生命存在的重要前提之一。

早在1967年，著名科普作家、人類搜尋地外生命的先驅(qū)卡爾薩根（Carl Sagan）就在英國《自然》雜志發(fā)表了“金星云中的生命”一文，設(shè)想金星上的生命可以擁有含有氫氣的鰾，像地球上的魚類一樣利用浮力支撐身體。

可能的候選者中，還有甲酰胺這樣陌生的名字。在火星表面之下，存在大量的甲酰胺，它是氫氰酸和水的反應(yīng)產(chǎn)物。它同樣可以完成大多數(shù)水可以完成的生命功能，并且比水更耐高溫。

從目前的觀測事實(shí)上看，火星上的溫度不可能允許液態(tài)水的存在，但并不排除甲酰胺；而科學(xué)家通過在地球上的實(shí)驗(yàn)已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，在甲酰胺中可以合成大多數(shù)生命所需要的多肽、核苷、核苷酸和RNA，甚至ATP（三磷酸腺苷）。

甚至像液態(tài)氦、超臨界的液態(tài)氫，在科學(xué)家眼里也存在支持生命的可能。氣體行星土星、天王星和海王星存在大量的這種液體；如果它們作為溶劑的話，有機(jī)物在其中的活動(dòng)或許與在水中一樣活躍。

上面提到的種種液體，都有可能代替水，成為蘊(yùn)育外星生命的搖籃。

打破陳規(guī)

不過，迄今為止，人類正在進(jìn)行以及正在策劃中的尋找類地行星計(jì)劃，包括法國的COROT計(jì)劃、美國的開普勒計(jì)劃、歐洲空間局的愛丁頓計(jì)劃以及達(dá)爾文計(jì)劃，仍然把目光瞄準(zhǔn)了體積、質(zhì)量同地球相似的行星。

而《行星系統(tǒng)中有機(jī)生命的限制》報(bào)告批評(píng)說，這些耗資巨大的搜索計(jì)劃中，顯然過于以地球?yàn)橹行摹绻庑巧偷厍蛏煌?，具有不同的結(jié)構(gòu)，那么這些探測計(jì)劃很可能“視而不見”。

實(shí)際上，人類也是在不斷探索太空的過程中，一點(diǎn)點(diǎn)開始放棄生命領(lǐng)域的“地球中心論”的。

早在1976年，美國就試圖在“海盜號(hào)”火星探測器上培養(yǎng)地球上的微生物，看這種環(huán)境是否適合生命生存。但是后來科學(xué)家意識(shí)到，地球上99％的微生物是無法用這種技術(shù)來培養(yǎng)的。所以，目前人類搜尋地外生命的方法，都集中在尋找生命的分子、化學(xué)特性，而不是嘗試去培養(yǎng)地球生命。

根據(jù)廣義的理解，任何生命存活的必要條件，是它必須完成一系列能量、化學(xué)反應(yīng)，并可以動(dòng)態(tài)地維持其結(jié)構(gòu)和成分。所以，NASA今后的任務(wù)，將注重尋找生命的分子特征；而其中很大一部分工作，很可能要在地球上或者實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行。

美國科羅拉多大學(xué)細(xì)胞與發(fā)育生物學(xué)系教授謝莉科普利（Shelley Copley）對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示，碳基生物最大的局限，是溫度不可能超過300多攝氏度。在科學(xué)家看來，廣義上的生物，不管是否以碳為基礎(chǔ)，都應(yīng)該具備幾個(gè)易于觀測的顯著特征，而手性和熱力學(xué)不平衡是其中兩個(gè)最重要的特性。

1969年9月28日，澳大利亞墨爾本以北約100公里處的默奇遜小鎮(zhèn)上，一大批隕石碎片從天而降。通過對(duì)隕石碎片的研究，科學(xué)家不僅驚喜地發(fā)現(xiàn)了地球上沒有的氨基酸和糖，而且也發(fā)現(xiàn)了一個(gè)有趣的現(xiàn)象，那就是這些分子結(jié)構(gòu)的手性比例，也明顯呈現(xiàn)和地球生物類似的特征——左手型的占多數(shù)。

早在1848年，法國著名微生物學(xué)家巴斯德首先發(fā)現(xiàn)了化學(xué)性質(zhì)相同、結(jié)構(gòu)上鏡像對(duì)稱、彼此旋光性相反的兩種酒石酸。而后，英國物理學(xué)家開爾文勛爵將物質(zhì)的這種特性，命名為“手性”（chirality）。在自然狀態(tài)下的化學(xué)反應(yīng)中產(chǎn)生出的兩種手性分子應(yīng)該一樣多；但地球上的多數(shù)氨基酸，卻都是左手型占多數(shù)，多數(shù)的糖則以右手型為多數(shù)。

在北京航空航天大學(xué)生物科學(xué)與工程研究所所長莊逢源教授看來，目前可以通過分析有機(jī)物質(zhì)的吸收譜，尋找有機(jī)物質(zhì)形成的機(jī)制。因?yàn)橥ㄟ^觀察吸收紅外光譜的偏振情況，就可以分析左旋和右旋的選擇性。如果發(fā)現(xiàn)某種手性分子的多數(shù)，則可以看做是生命存在的一個(gè)重要特征。

“歐洲的達(dá)爾文計(jì)劃，就有針對(duì)這一點(diǎn)的設(shè)計(jì)；他們正在邀請(qǐng)中國參與，不過中國是否參與，目前還不好說?！鼻f逢源對(duì)《財(cái)經(jīng)》記者表示。

另一方面，因?yàn)樯谟谶\(yùn)動(dòng)，這就意味著存在一系列化學(xué)自由能呈階梯狀分布的物質(zhì)分子，即分子之間呈現(xiàn)熱力學(xué)不平衡，以便保持新陳代謝過程的持續(xù)進(jìn)行。這就意味著，通過探測化學(xué)能的不平衡，尤其是在高溫狀態(tài)下，也可能發(fā)現(xiàn)生命存在的征兆。

NASA以及其它太空探索機(jī)構(gòu)能在尋求生命的“天問”中走多遠(yuǎn)，尚不得而知。但在美國航空航天局資深天體生物學(xué)家約翰隆美爾看來，在擁有了很多新的認(rèn)識(shí)之后，NASA今后的搜尋范圍不僅會(huì)更廣泛，“也會(huì)更準(zhǔn)確”。