地球上的外星生命

如果你能从任何生物——藻类、巨杉、秃鹫，或者你的表兄——身上取出一个细胞，穿过它的细胞膜，进入它那清澈的细胞质内部，你会发现我们所知的生命都拥有相同的构成要素。熟悉的氨基酸和蛋白质以完全相同的方式启动和加速相同的化学反应，无论生物体是什么。并且所有已知的生命都以液态水为基础。

正是出于这些原因，生物学家们相信，你、我、跳蚤和倭黑猩猩都源自一个共同的祖先：一个生活在大约35亿至38亿年前的微生物，它（对我们来说很幸运地）繁衍后代，并最终进化成了我们看到和看不到的所有生命。生物学家们有些枯燥地将那个祖先称为“最后普遍共同祖先”，或LUCA。

但是，如果在这近46亿年的地球历史中，曾有过第二次创世？如果曾有过一个时刻，某些分子集合独立于我们熟悉的构成要素，并且与 LUCA 无关，从而产生了另一种生命？这种想法不仅仅是科幻小说。

从事合成生物学这一新兴领域的研究人员可以设想其他的构成要素：不同的蛋白质、氨基酸（蛋白质的核心组成部分）以及与我们已知的系统一样好，甚至可能更好的代谢系统。假设这种与 LUCA 无关的另一生命体繁衍、生存，并一直与我们共同生活。那将是地球上的外星生命，一种科学家称之为“怪异”的生命。

剖析“怪异”生命

这种生命可能以各种方式表现出“怪异”。例如，它的基础可能不是 DNA，而是其他分子，或者它可能使用氨或液态甲烷等作为基础或溶剂，而不是水。

2010年，天体生物学家们认为他们发现了“怪异”生命，当时他们在加州莫诺湖发现了一种细菌，他们怀疑它使用砷而不是磷来构建 DNA 和蛋白质。尽管这些发现现已被否定，但对地球上替代生命形式的探索仍在继续。

砷基生命只是2009年一篇开创性文章中科学家们探索的可能性之一。《Astrobiology》杂志发表的《影子生物圈的特征》一文，探讨了外星生命在我们中间生存的可能性。其六位作者拥有相当不寻常的专业背景。其中四位拥有生命科学背景。其中两位——也是最努力将文章的观点传播给更广泛受众的两位——则来自于截然不同的学科领域。保罗·戴维斯（Paul Davies）受过数学物理学训练，在20世纪90年代，他的主要工作是宇宙学和量子物理学。卡罗尔·克利兰（Carol Cleland）是美国宇航局天体生物学研究所的成员，也是科罗拉多大学博尔德分校的哲学教授。

正是克利兰与微生物学家雪莉·科普利（Shelley Copley）一起，创造了“影子生物圈”（shadow biosphere）这个词，这个词带有一种挑衅和略微令人不安的意味，指的是一个假设的生物圈，或者说一群“怪异”生命，它可能与我们的相交，也可能不相交。根据戴维斯、克利兰及其同事的说法，“怪异”生命至少有三种方式可以在地球上进化甚至繁荣，并且可能仍然如此。

智利阿塔卡马沙漠可能是非传统微生物的家园，这些微生物已适应了极端环境。| Getty Images

“怪异”生命得以存活的一种方式是进入连极端微生物（生活在极其恶劣环境中的生物）都倾向于避开的地方。过去曾有一些被认为对世界上适应性最强的生物都不可能生存的栖息地——例如智利阿塔卡马沙漠的核心，地球上最干旱的地区；格陵兰岛厚达10000英尺的冰盖高原；以及海底温度高于750华氏度（约399摄氏度）的热液喷口附近，仅举几例。

就在过去几年里，科学家们在这些奇怪的栖息地中发现了零星的、但正常的微生物。他们下次可能会发现“怪异”的微生物。也可能“怪异”的微生物就生活在我们更舒适的地区，与熟悉的微生物为伴。

马萨诸塞州伍兹霍尔海洋生物实验室的分子生物学家米奇·索金（Mitch Sogin）称大多数微生物群落的“多样性令人惊叹”，但他补充说：这些群落通常由数量庞大的物种组成，每个物种的个体数量相对较少。根据这种模式，“怪异”生命可能存在于许多微生物群落中，但未被发现，保持低调，并且由于其“怪异”性，消耗别人不想要的东西，排出别人不介意的东西，因此完全不为人知。

最后，还有一种可能性——这也许是最奇怪的一种——“怪异”微生物与熟悉的微生物之间存在共生关系，它们通过交换化学物质、酶甚至基因来相互受益。微生物界的共生关系并不少见。历史表明，与生命体之间激烈竞争的观念相反，微生物之间存在着同等的合作与竞争，甚至可能后者更多。

以线粒体（细胞内执行呼吸和产生化学能的结构）的奇异案例为例。人们认为，大约30亿年前，它们是独立的、呼吸氧气的细菌游牧者，在它们能找到的地方寻找舒适和食物，并在严酷的世界中勉强生存。然后，其中一个或几个在细胞温暖、湿润、pH值平衡的内部找到了庇护所，并永久定居下来。

其他也随之而来；它们通过依偎而不是挣扎来实现生存，宿主和客人最终达成了协议。细胞为细菌提供保护，细菌则为细胞提供氧气衍生的能量并处理其废物。这种安排最终发展成了一种如此彻底的相互依赖，以至于今天，如果细胞内的线粒体消失，你体内的细胞就会死亡。

隔壁的“外星人”

如果“怪异”微生物存在，它们与熟悉的微生物建立了类似的安排并非不可能。它们将构成一个与我们现有的生物圈在生物化学上相互融合的生物圈。如果阿塔卡马沙漠中的“怪异”生命是你永远不会遇见的那个人，而生活在我们已知生命中的“怪异”生命是那个极其安静、几乎看不见的租客，那么在生物化学上相互融合的“怪异”生命就是那个与你共用牙刷、“借”你钱包里20美元，但会定期体贴地在厨房桌子上留下一束鲜花和一瓶酒的室友。

几十年来，天体生物学家一直梦想在其他星球上发现生命。这个前景让它们兴奋有两个原因。首先，有了两种生命形式——一种熟悉，一种外星——科学家们可以比较它们的异同。例如，他们将知道所有生命是否需要像 DNA 这样的大分子，是否需要细胞和液体介质。他们将能够开始发现普遍的生物学定律，就像自牛顿以来物理学家发现了普遍的物理学定律一样。作为一门科学，生物学将完全成熟。

其次，也是更深刻的，发现这种生命将意味着生命是普遍存在的，并且可以在任何条件适宜的地方出现。这样的发现，无论是在太空中，还是在我们自己的后院，都将波及人类经验的所有领域，永远改变我们对自身在宇宙中地位的理解。