人类对外星生命一直非常感兴趣。 不明飞行物(unidentified flying object,简写为UFO),比如飞碟的消息之所以非常吸引人,就是因为那可能是外星人访问地球的证据。如果能够证实它们的存在,就有可能实现人类与外星人之间的接触。这对人类社会的影响将是极其巨大的——至少,能够访问地球的外星生物,其掌握的科学技术水平一定超过人类。
人类除了被动等待,还主动探测地外无线电信号。比如“搜寻地外文明计划”(Search for Extra-TerrestrialIntelligence,简写为SETI),就是用强大的无线电望远镜搜索距离地球200光年范围内的上千颗类似太阳的恒星,希望从围绕它们旋转的行星中发现来自生命的无线电信号。
在寻找外星智慧生物的同时,人类也在我们的太阳系内部的行星,或行星的卫星上寻找生命的迹象,哪怕是最原始的生命。
火星上曾经有大量的液态水,有过河流和海洋:火星的自转轴的倾斜角( 25.2°)和地球的(23.5°)非常相似,也像地球一样有四季。因此科学家判断,火星曾经有过生命可能出現的条件,甚至有人认为,地球上的生命就来自火星——火星遭受陨石撞击时,可能有一些岩石带着上面的生物飞入太空,其中一些会降落在地球上。现在人类对火星进行探测的一个重要目的,就是寻找微生物。木星的卫星之一木卫二表面的冰层下,则可能存在巨大的液态水的海洋,也是人类探测地外生命的重要目标。
如果真的发现了外星生命,而且外星人还带着和平的使命造访地球,我们大概率会欢迎这些来客。作为热情的东道主,我们自然会想到一个重要问题——客人未了吃什么?照理说,我们当然要请外星人体验一下地球上丰富多彩的美味,但问题是,外星人能吃地球人的食物吗?
在回答这个问题之前,我们必须先了解,什么是食物,我们为什么能吃食物。我们天天吃饭,却好像从来没有认真回答过这个问题。
首先,仔细回想一下我们的食物,就会发现,能够称得上是人类食物的东西,都来自其他生物。而且,在地球上,人类所能食用的生物堪称无穷无尽。几乎所有的门类中都有人可以食用的生物:从单细胞的细菌(如酸奶中的双歧杆菌、腌菜中的乳酸菌)、真菌(如酵母、蘑菇、木耳),到所有门类的植物,包括低等的藻类植物(如海带、紫菜)、蕨类植物(如毛蕨、菜蕨、水蕨)、裸子植物(如松子、银杏)、被子植物(包括各种蔬菜、水果,种子、根茎,甚至花朵),到几乎
木卫二表面的冰层下可能有一片很深的液态水海洋所有门类的动物,包括腔肠动物(如海蜇)、软体动物(如蜗牛、蚌)、甲壳动物(如虾、螃蟹)、昆虫(如蚕蛹),到脊椎动物,包括鱼类、两栖类(如青蛙)、爬行类(如甲鱼)、哺乳类(如牛、羊、猪)、禽类(如鸡、鸭、鹅)。可以说,地球上几乎没有什么门类的生物是人类不能吃的。
今天地球上所有的生物都从同一个祖先进化而来,所以彼此都是或近或远的亲戚。在生命最初在地球上诞生时,可能存在过其他不同机制的生命,但是后来,其中的一种在生存与演化的竞争中胜出,最后成为今天地球上所有生物的共同祖先。
地球上的生命虽然看上去千差万别,基本的生命机制却是完全一样的。从分子意义上说,地球上的生命是非常“单调”的。这就是为什么人类总是在寻找与我们不同的生命形式,哪怕是存在于这个太阳系中的不同生命。
既然地球上所有的生命都是从一个共同的祖先演化而来,它们就都有相同的基本结构单位。比如,所有的细胞生物都用相同的4种核苷酸来组成遗传物质(DNA,即脱氧核糖核酸),都有由20种氨基酸组成、在生命活动中起关键作用的蛋白质,都有类似的细胞膜组成(磷脂),都使用碳水化合物(葡萄糖、淀粉等)和脂肪作为能源和储存能量的物质。
也就是说,在地球上,从最简单的生物到最复杂的生物,所用的“建筑材料”都相同,或者说基本的“零件”都相同,所以也就可以通用。就像用有限的几种积木可以搭建出无限多种结构一样,有限种类的“生物积木”也可以组建成地球上数以千万计的生物。所谓吃饭,就是“拆”别的生物的“零件”或“积木”,来构建我们自己的身体。
这个“拆”,就是食物在我们胃肠中被消化。比如蛋白质被分解为氨基酸,淀粉被水解为葡萄糖,脂肪(三酰甘油,即1个分子的甘油连3个分子的脂肪酸)被消化成甘油和脂肪酸。这些氨基酸、葡萄糖、脂肪酸就是3种基本的“积木”或“零件”。它们和其他的小分子如甘油一起,被消化系统吸收,又被用来建造我们自己的身体。
从这个意义上说,地球上的任何生物在原则上都可以“吃”这个星球上任何其他生物而生存,只要实际上办得到,只要能把食物里的毒性物质去掉。所以,动物可以吃植物(食草类动物),也可以吃别的动物(食肉类动物);植物也可以吃植物(如菟丝子)甚至动物(如捕蝇草);细菌、真菌和霉菌“吃”死亡了的动物和植物,但也“吃”活的生物,比如脚气和癣就是真菌“吃”活着的人,肺结核、感染化脓和败血病是细菌“吃”活的人,就连病毒,都是用我们身体细胞里的“零件”来建造新的病毒。
地球上生命的同一性还有更深一层的意义,那就是这些生命都是以碳为基础的。也就是说,地球上的生物大分子都是以碳为骨架的。
在这个宇宙中目前发现的100多种元素中,只有碳原子最能彼此相连,形成长链和环形结构,这就是生物大分子的基础。在碳骨架上还能连上各种功能基团,形成复杂的化合物。看看煤和石油,就可以实际感受到地球上的生命以碳为基础的事实。煤和石油就是过去地球上的生物被埋在地下,经高温、高压分解,所遗留下来的碳骨架。
但是,以碳为基础的生命不一定要采用现在地球上生命的模式。比如遗传物质就不一定是DNA或RNA,执行催化功能的分子(酶)也不一定是蛋白质。这样的生物与地球上的生物由于“零件”不同,彼此不能通用,也就不能互为食物了。就算它们的“零件”也是有机物,燃烧也能产生热量,但我们的身体里没有它们可以利用的酶。要和这样的生物一起用餐,双方都得自带食物。
和碳原子相似的元素是硅。它和碳元素在元素周期表中属于同一族,能像碳原子那样形成立体四键结构,并且能彼此相连形成长链和分支链,和氢原子结合形成硅烷。它还能结合其他元素形成功能基团,比如和羟基(由1个氧原子和1个氢原子相连形成的基团)相连形成羟基硅烷。所以,有人推测有些外星上的生命可能是以硅元素为基础的。
如果是这样,这些外星生命的组成物质就和地球上的完全不同了。不仅“零件”不能互换,而且由于硅的氢化合物在水中容易水解,所以不能用水作为化学反应的介质;相反,水对这种生物来说可能就是毒物。对于这些外星客人,不要说请吃饭,就是请喝水都不行。
再进一步说,如果还有别的宇宙,元素和我们这个宇宙所拥有的元素不一样,那么那个宇宙中产生的“生命”,肯定就和我们这个宇宙里的生物都不同,会完全超出我们的想象。
本文内容来自《上帝造人有多难——生命的密钥》,朱钦士著,清华大学出版社.2015年4月