宇宙和生命-第1034部分
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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。这样的外星生
态系统必将会积累起一些与地球上的动植物相似的生物。有一
种可能的替代方案是通过动物和岩石的气体交换形成的某种生
态系统。在这个系统中，某些形式的岩石可以采用类似植物那
样的方式，经过某种类似光合作用的过程，吸收一种气体并产
生另一种气体，与外界形成气体交换。
第二个问题在于：也许外星动物像地球上的动物一样呼吸，
只是呼吸的混合气体的成分比例有所不同而已。但是，基于DNA
的生物有没有可能呼吸其他的气体呢？面对这样的情况，我们
仅有的经验是来自人（或任何动物）吸入有毒气体（如一氧化
碳）后的反应。我们的身体系统只能接受少量的其他气体，否
则细胞就会坏死，引起巨大的痛苦，然后窒息死亡。
当然，这可能是一种极不恰当的比拟，因为任何能在那样
的环境中进化出来的，能够利用这些气体并将之用于自身生化
过程的生命当然都可以自然地呼吸这种气体，比如：二氧化碳
或氨气。即便如此，最早触发进化过程的含有DNA的原始模板
一定也是通过某种非同寻常的生化过程才产生了这样的生命。
存在如此不同的机制的可能性相当小。大多数生物化学家相信：
基于和我们差不多的化学物质的细胞不能接受像氮气、氢气或
氰化氢之类的气体，事实上，除了氧气之外的所有气体都是不
可能的。
现在，让我们看一看其他的环境因素。大气压力和引力场
会对生命产生怎样的影响呢？
在大气压力相对较高的行星上，智慧生命有可能演变成与
我们人类完全不同的模样。由于呼吸的气体压力不同，气体进
入它们的循环系统（如果它们有的话）的势能也就大不相同，
所以呼吸系统的布局也会与人类的大相径庭。但是，大自然会
再一次找到对付这种环境的方法并给予它们相应的补偿。
相对而言，引力因素引起的问题恐怕更多一些。一个外星
世界的引力场大小在一定程度上决定了生活在该星球上的生物
的身体结构和大小之间的关系。在相对狭窄的范围内，地球上
的哺乳动物大小相差并不大——没有200英尺（约60米） 长的
爬行动物，也没有昆虫般大小的哺乳动物。但是，在比地球大
许多的行星上，例如在引力是地球的20倍或几百倍的行星上，
情况又会如何呢？（原注：这本身是一个非常复杂的问题，由
于种种原因，比地球大许多倍的固态行星是不存在的）。再者，
在一颗引力很小的行星上又是怎样一番景象呢？
在这样的行星上无疑会产生比地球上多数哺乳动物都要大
或小的生物，但是这里也同样有问题。巨大的动物需要巨大的
心脏来供应身体正常运作所需的血液，而巨大的心脏又需要巨
大的肺来予以支持。依据我们对地球动物的了解，这些器官的
大小并没有一定的限制，但要演化出一种占统治地位并能创造
文明的物种，就要有一个不仅仅用于维持身体基本功能的较大
的脑。这样的脑自然需要更大的头颅和更多的血液来给细胞供
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