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宇宙和生命-第827部分
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这整个过程源于一段真正古老的DNA序列。这段据信在地
球动物出现之前就已存在的DNA被称为“同源框”。换句话说，
这段DNA序列（大量高度复杂的碱基对集合）早在前寒武纪就
已经产生了。过去几年里，在遗传学的这一领域进行了大量研
究，其注意力主要放在一组包含“同源框”DNA序列的所谓“
同源框基因”上。这组基因通常成簇地聚集在动物染色体中，
所以又叫“同源框基因簇”。
近来，科学家对同源框基因簇的研究带来了一些令人吃惊
的结果。他们发现这些基因很可能是其所在的生命主体的模板
——一簇中基因的排列方法与动物体内由它们控制的那个部位
处于胚胎期时的排列方式一模一样）。
遗传学家和进化生物学家利用同源框基因簇来帮助解释在
寒武纪大爆发之前不同的物种如何共有同一祖先，随后又通过
怎样的进化途径发展到今天的模样。举个例子来说，科学家们
可以证明老鼠和苍蝇在大爆发之前有着共同祖先，因为老鼠和
苍蝇所带有的启动眼睛生长的基因如此相似，甚至可以在胚胎
时期将其互换而没有任何不良后果。当然，更为复杂的那些用
于控制眼睛类型的特化基因就不能成功地交换了，因为这样的
基因是它们共同的祖先经历寒武纪大爆发后演化出来的不同分
支。
很明显，两个物种越是相近，遗传的可比较性就越大，它
们共同的调节基因或核心基因也越多。当我们考虑灵长类时，
这一点就显得尤为突出，人类和黑猩猩的基因结构只有1/100
的差别。
图 8 同源框基因簇中的基因排列与从中发现这些基因
的胚胎解剖结构之对比
那么，这些知识又如何同其他行星上生命形态的可能特征
——外空生物学的研究范畴联系起来呢？
答案就在我们已经讨论过的基本事实中：我们所认识的所
有生命形式均以碳为基础。碳及其产生的化合物居于“生命分
子”——DNA的核心地位，而DNA则是遗传的关键，它产生了
地球上各种不同的生物。可能会有人争辩说，也许有某种DNA
替代物，它可以比DNA做得更好。乍听之下，这似乎有些道理，
而且假如在另一个星球上果真发生的话，那就会有一系列不同
的遗传物质，从而产生完全不同的整个外星生物群。它们仍是
以碳为基础的生命形式，但是由于它们的遗传结构建立在不同
的分子集合上，它们最终就可能以我们从未想象过的形态出现。
然而，这样的景象真的会出现吗？
有一种最近几年才开始真正兴起的思想叫做“趋同性”。
这种想法来自生物学到工程学等等许多不同的领域。简化地表
达就是：“同一个问题可以有许多完全不同的起点，但只会产
生为数不多的答案。”
以日常生活中的汽车为例。在这个简单例子中，问题是如
何在合理的价位上制造一辆高效的汽车，它能将一组人以合理
的速度比较舒适地从A地运至B地。假如某个人从未见到过现代
汽车，那么他认为可以有许多方法来实现这一想法还情有可原，
但事实并非如此。当然，表面上看，现在有一系列不同样子的
车辆（与动物界相比，这就相当于“体构”），例如客车、轿
车、巴士，还有货车。不过它们之间的差异相对来说是相当表
面的，如装饰性设计，大小和形状上的细微改进。从基本结构
上看；它们都有金属结构的门、轮胎、车顶、车厢、方向盘和
汽油箱，都使用燃料，都有供人乘坐的前后座，而且沿着公路
行驶。
如果我们要建造一座工厂来生产在世界各地的公路上行驶
的各种汽车，那么它一定会是一个巨大而复杂的工厂（类似地
球上制造生物的生态系统），但它只需要制造几种基本的零部
件，整个制造过程中会用到许多相同的构件（和生物各部分的
发育由调节基因来控制一样）。最为重要的是，我们人类已经
通过制造各种大同小异的车辆把这一问题解决了。
同样，大自然在处理它面临的问题时，也会从几个不同角
度入手，而且总是选择最有效率的途径——因此有一种想法认
为外星世界的生物有可能使用其他复杂分子，而不是DNA，然
而，也有一种观点认为DNA是最佳选择。依靠DNA，大自然可
以在解决复制生产的同时又借助自然选择完成进化过程。而自
然选择则有赖于代代之间遗传物质的变异来完成。宇宙中可能
只有一套能完成这些功能的机制，而地球上大自然的这套运作
系统历经数十亿年的实验已经达到了这样的“完美境界”。
因此，如果我们假定DNA是完成遗传信息传递工作的最佳
分子，所得出的结论就是任何有生命的行星上都有一小群共同
的祖先，它们会进化成一大批适应周围环境的生物。但是，那
个环境会是什么样的？它又会怎样影响外星种族的特性呢？
前面我已经提到，在地球上许多极端的环境一放射性废料，
海床底下几千英尺，热泉和南极冰冻的荒原都没能阻挡住强悍
的细菌。这就是为什么单纯从生物化学的角度来讲，细菌是我
们目前所知道的最成功的生物。在某些细菌能够繁茂生长的严
酷条件下，一些比较高级的动物是无法从单细胞生物进化形成
的。
这就给外星世界要发展出高等生命形式定下了环境限制。
首先，环境温度要在 0℃～约40℃之间（太热的话，酶将不能
工作并发生变性）。其次，周围环境中不能充满强烈的射线，
它会摧毁生化物质，并阻止许多细胞赖以生长和活动的化学反
应。气压范围倒不是什么大问题，不过我们在后面会看到它对
最终的生命形态有着巨大的影响。最后，不用说，大气成分必
须由适当比例的氧、氮、水蒸气和二氧化碳组成，这样才能产
生基于DNA分子的动植物群。
除了以上这些基本因素之外，还有一些决定着高级生命能
否在外星世界产生的关键条件。我已经描述过，在 5。3 亿年前
的一次大爆发——寒武纪大爆发之后，地球上开始出现大量复
杂的生物，在此之前，地球上最复杂的生命也只是一些像原始
水藻那样的简单多细胞生物。寒武纪大爆发之前这近乎荒芜的
33亿年大致占据了生命史的90％呢。 是什么力量引发了这次大
爆发？是什么将生命推入了一个全新阶段，同时开启了带来今
天这个勃勃生机的地球的进程呢？
实际上，没有人能回答这个问题。但可以毫不夸张他说，
这个问题的答案是决定其他世界上的生命会是什么样子的最重
要的因素。
有两种对抗的理论可以帮助解释 5。3 亿年前地球上发生过
的事情。第一种理论就是时间是公正的，大自然在尝试了大量
不同的进化机制后，最终走上了正轨，这并不是说大自然具有
“看透未来”的能力，或者有某种计划在“指引”这一切发展
到产生像人类这样占统治地位的物种——自然选择并不按某种
计划进行，它是一种由成功结果所驱动同时被随机事件所冲击
的过程。在某种意义上，毋宁说，这种对寒武纪大爆发的解释
与“趋同”思想是相辅相成的——大自然自己找到了迷宫的出
路。这个过程耗时整整30亿年，但最后终于成功了。
这种解释对于那些相信在我们这个小小的世界以外也有生
命的人来说是一种安慰。如果这个过程能够自发地在地球上发
生，那么它完全有可能是某种基本过程的一例——一种生命复
杂到一定程度的必然结果，一个激发生命进入下一阶段的转折
点。
与之相佐的意见总的说来比较悲观。这观点认为，寒武纪
大爆发是由于某些未知的异常事态引起的。发生的原由从彗星
或巨大的小行星与地球相撞一直到地球中氧含量的急剧变化，
不一而足。
根据目前所知的情况，像太阳系中其他的行星一样，地球
也曾遭受过陨星、彗星和小行星的轰击，所以当时完全有可能
发生过此类事件，由此引发寒武纪大爆发。这样的冲击足以打
乱地球上原有的生态系统并给予生物进化以全新的动力。
同样，大气条件变化的可能性也不能排除。大气中氧含量
百分比的增加几乎必然会引起地面上生命活动的剧增，它也可
以解释为什么在如此短暂的时间内会出现大量新的生命形态。
如果在这双方中有一方的观点是正确的，也就意味着下述
两者之一：一是这些事件确实在一定程度上促进了生命的繁荣，
但没有它们一切也照样会发展到今天的状态；另一种情况是这
些全球性的剧变确实发生过，并且是寒武纪大爆发的唯一导火
线。要是果真如此，这后一种可能性就意味着高级的生命形式，
即那些有机会进化到能够创造文明和技术的生物，在宇宙中远
不如我们想象中的那么普遍。
了解了较为悲观的观点之后，让我们再次回到积极的观点
上来，假设地球上寒武纪大爆发的产生是由于一种自然的机制，
一种生命发展到一定水平就会发生的情况。那么，高等生命会
遵循怎样的可能路线发展下去呢？其他行星上的演化途径是否
会引向与我们在地球上见到的生物相类似的生命？还是有着完
全不同的生命旅程呢？
在这个问题上，再一次产生了意见分歧。一部分人认为同
形同性，地外生物可能会与地球生命走类似的路线，而另一部
分人则深信在遥远的，也许是几千光年之外的行星上会进化出
与地球上的哺乳动物相似的生物乃是非常荒唐可笑的事。不仅
如此，外星生物学的权威人士，生物学家科恩（ Jack Cohen ）
曾说：“我们很容易被引到这条推理之路上去，认为外星生物
的进化路线与地球上的相似。假如一不留意，它还会领着你得
出外星人也都开福特车这样的结论。”
那么，我们究竟可以推出什么样的结论呢？哪些论断是可
以充分相信的，哪些又是完全不可预测的呢？
首先，我们可以肯定外星生命形式是建立在碳的基础上的，
而且可以相当肯定，它也运用类似DNA那样的物质建立生化机
制以维持生命运作。然后，我们可以从关于进化方式的两种不
同观点中作一个抉择。我们可以假设面对生物的“生存斗争”
这样的问题有许多解决之道，这样就会产生几乎无限多种不同
类型的动物，其中包括不符合我们目前对生命所下的定义的生
物。另一种选择是接受趋同观念，并假定它是一种普适的机制，
那么依据生命的种种必要条件就只会产生有限的几种结果。
（原注：对这种观点的支持来源于先前提过的一个事实：在地
球上只有37种不同的体构，我们所知道的数以百万计的物种都
在这37种之内，没有理由说在其他世界上不是这样。）
假如我们赞同趋同是普适的，那么接着就要考虑生命进化
到高级形式所需的环境以及进化的方式。在一颗特定的行星上，
环境不能过于严酷，否则将不能形成多细胞生物。另一方面，
这个环境也要提供挑战以促进自然选择机制和生物的进化。我
想强调一下，在本书中我会着重考虑那些我们人类有机会与之
交流的生命形式。这并不是说那种生命也得身穿细条直纹布的
衣服并且用英语进行交谈，不过它确实在一定程度上限定了那
种高级生物发展进化的环境条件。我们还必须假定任何能够孕
育文明的行星都有着和地球气温相若的温度和并不大强烈的有
害辐射。
试着猜一猜，那会是怎样的一种大气呢？也许你很容易想
到，任何适宜高级生命形式的行星都必须富含氧，而且氧和二
氧化碳的比例也要合理。这是因为我们在地球上生活在一个平
衡的生态系统中，在这里植物需要二氧化碳进行光合作用，尔
后产生氧。所有的动物都需要氧，它通过血液循环传送到周身
的每一个细胞，参与细胞中几乎所有的生化反应。但是，有没
有可能存在某种使用其他气体的成功的生态系统呢？
假若我们认为外星生命生化机制的核心也是DNA（很难想
象还有其他的替代品），那么利用氧气之外的其他气体的这种
呼吸系统就会产生问题。
第一个问题在于该行星上势必要有一个利用氧和二氧化碳
之外的其他气体、与地球完全不同但又充分完整的生态系统。
这是因为没有任何外星生物能在一颗行星上不与其他生物相互
作用而独立演化或生存。换句话说，它们自身也必须是生态系
统的一部分，当然，任何生态系统都必须包括气体循环，就像
地球上由氧气－二氧化碳形成的气体循环一样。这�
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