宇宙和生命-第1033部分
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的线性进化过程，那就大错特错了。
直至 5。3 亿年前，地球上最复杂的生物也只有水藻那样的
水平，甚至水藻都还是刚刚出现的。在地球上能找到生命的最
初的28。5亿年中，只存在单细胞生物，例如细菌。到10亿年前，
水藻作为首例简单的多细胞生物出现在地球上。后来，大约在
5。5 亿年前，也就是地质学家所说的新元古代， 一批复杂一些
（相对于今天仍很原始）的生物崭露头角。它们可能是类似于
今天的海腮、原始蠕虫、水母还有蛞蝓之类的动物。它们都留
下了模糊的化石和痕迹。
不过，又过了大约2000万到2500万年，地球上的生物进化
发生了翻天覆地的变化。在整个新元古代时期，地球上都只有
相对较少的几种“体构”，但突然间一切都变了。如果我们将
5。5亿年前的化石与5。2亿年前的化石作一番比较， 就会发现地
球上生物种类和数量的巨大差异。
这种突然的变化被称为寒武纪大爆发，地球上动物生命活
动的一次突然迸发（这是一个连接约始于40亿年前的前寒武纪
时期和持续至约 5 亿年前的寒武纪的过渡时期）。如果在此之
前有外星来客造访我们的地球，它们除了细菌外只怕很难再发
现其他的生命迹象了（细菌繁盛的状况倒有可能和今天的一样）。
但如果它们是在寒武纪末，也就是在寒武纪大爆发之后来到这
里，就会看到大量不同的生物。正是这些原始动物——包括几
乎所有已知的带壳的无脊椎动物（贝类、蜗牛和节肢动物）的
出现，才会导致现代脊椎动物——当然包括人类——的产生。
在寒武纪大爆发（这一阶段也许只持续了几百万年）结束
的时候，所有生物的基本结构（即地球上所有动物的体构）都
已建立完毕。从此以后的所有进化步骤（包括我们认为最激动
人心的变化——一些动物离开海洋，开始在陆地上生活）都只
是在寒武纪大爆发确立的基本动物类型上进行精雕细刻的变化
而已。
根据这些基础构架，目前地球上已经形成了37种不同的体
构，它们构成了生物分类学藉以为据的整个动物阶层。利用这
37种体构，大自然已经产生了大量不同的动物，从蜈蚣一直到
爱因斯坦。（原注：生物学家利用这样的系统把动物和植物归
入包容度越来越大的等级式分类之中。非常相近的物种归为一
个“属”。特征和起源相近的属归为一个“科”。科到“目”，
目到“纲”．纲到“门”或“部”，最后，门或部又合为“界”。）
虽说从外观上来看，地球上不同的动物之间存有很大的差
异，但从遗传的水平上来分析就会发现惊人的一致性。诚然，
地球上所有的生命都是以碳为基础，而且均依靠DNA来传递遗
传密码，但我所说的一致性远不止这一些。遗传学家发现，几
乎所有的生命体在它们的核心部分都有一组“调节基因”。这
些基因决定了生物的基本体构。由于许多种群的动物具有共同
的祖先，这些外表大不相同的动物——比方说乌贼、斑马和苍
蝇——便有着非常相似的遗传密码。
大多数动物是从一个单细胞——受精卵或是“合子”开始
的。随后，这个细胞分裂，复制，制造出有特殊用途一形成器
官、腺体、皮肤、肌肉和骨骼的各种蛋白质。不过，在每个生
物的核心部分都有一组共同的控制蛋白质形成的基因。由其控
制形成的蛋白质又和其他基因相互作用生成更多的蛋白质，如
此继续下去就成为所谓的“基因级联”。随着这个过程的不断
进行，基因变得越来越各司其职，与我们这颗行星上几乎所有
的生物最核心的共同基因的差别也越来越大。
胚胎发育中最简单的指令是确定自身的体轴——哪一头成
为尾部，哪一头又将成为头部，哪一边是背面，哪一边是正面。
这条指令是从基因级联中心的一组基因中得到的，它是所有物
种共有的特征的例证。从级联的这个位置往下一些是决定躯干
之外是否长出一个头的基因和控制肢体发育生长的基因。这段
基因在像魟和马如此相异的动物之间会有所不同，但倘若是马
和羊，甚至马和苍蝇之间则相当接近，只是在级联的再下面一
些才是明显不同的动物之间的区分地带。甚至鸟的翅膀和哺乳
动物的前肢部分据信都由同一组调节基因控制。
图 7 动物调节基因示意图
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
