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生命涌现的惊喜

把普通金属变成黄金这件事可以由恒星完成,也可以由那些懂得恒星如何发光的聪明人完成,除此之外宇宙中别无他法。

——戴维·多伊奇 [3]

要想知道薛定谔提出的“生命是什么”这个问题的答案,意味着我们需要舍弃生物学家滔滔不绝地历数的关于生命属性的传统清单,并开始以一种全新的方式思考生命的现状。你可以问自己这样一个问题:“如果没有生命,这个世界会有何不同?”我们所在的星球在一定程度上是由生物塑造的,这是一个常识,比如大气中氧气的产生、矿产的形成和人类科技的全球性影响等。很多非生物过程也会重塑地球,比如火山喷发、小行星撞击和冰川作用等。关键的区别在于,生命过程不可能以其他方式实现。什么能以精确的定位围绕地球飞行半圈?是北极燕鸥。什么能以90%的效率将太阳光中的能量转化为电能?是树叶。什么能构建复杂的地下隧道网络?是白蚁。

当然,人类技术——生物体制造的产物——也能做这些事情,甚至可以做得更多。自太阳系形成以来的45亿多年间,地球从小行星和彗星撞击中积累了大量物质,这一过程的专业术语叫作“吸积”。纵观地球的整个历史,来自数百千米以外的各种大小物体穿过大气微粒,如雨水般落到我们的星球上。大多数人都知道,那颗导致恐龙灭绝的彗星在6 500万年前撞击了今天墨西哥所在的地区,但那只是其中一例。亿万年的撞击意味着,今天的地球质量要比过去稍重。然而,自1958年以来,逆向吸积现象已经发生。 [4] 在没有出现任何地质灾害的情况下,大量物体开始逆向运动——从地球逃逸到太空,有些去了月球和其他行星,有些则永远留在太空中,但多数还是围绕地球运转。如果纯粹基于力学定律和行星演化规律,那么这样的现象是不可能出现的。然而,人类的火箭技术轻而易举地解释了这种现象。

再举一个例子。当太阳系形成时,其原始化学物质中的一小部分包含了元素钚。钚的同位素生命周期很长,半衰期最长可达8 100万年,所以几乎所有原始的钚如今都已衰变。但在1940年,作为核物理实验的产物,钚重新出现在地球上。据估算,如今地球上大约有1 000吨钚。没有生命,我们就完全无法解释为什么钚会在地球上突然重现。一颗拥有45亿多年历史的毫无生气的行星,不可能通过非生物过程成为一颗拥有钚的行星。

生命不仅适时地影响了这些变化,而且凭借其多样性和适应力,侵入新的生态位,有时还能以非凡的方式创造精巧的生存机制。在南非姆波尼格金矿区地下3千米的地方,存在着大量奇特的细菌群落。它们独立于地球生物圈的其他部分,聚集在只有用显微镜才能看到的灼热岩石孔隙中(这些岩石含有金元素)。那里没有可帮助它们维持生存的光线,也没有有机原料供它们食用。令人惊讶的是,这些微生物在危险环境中的生存之源竟然是放射性。通常,核辐射会对生命造成致死性伤害,但来自岩石的核辐射通过将水分解成氧和氢,为这些地下生命提供了足够的能量。这种被称为金矿菌( Desulforudis audaxviator )的细菌已经演化出了利用辐射产生的化学副产品的机制:岩石上密布着滚烫的水,能够溶解二氧化碳,溶解后的二氧化碳又与氢发生化学反应,形成生物质。

距离此地8 000千米处是智利阿塔卡马沙漠干燥的核心地带,强烈的日光炙烤着这片独特的景观。肉眼所及之处,只能看到沙和岩石,没有任何生命迹象。没有鸟、昆虫或植物来装饰这片土地,没有任何生物在尘土中爬行,没有任何绿地表明这里存在着哪怕是简单的藻类。所有已知的生命都需要液态水,但阿塔卡马地区几乎从不下雨,这使它成为地球表面最干燥和最无生气的地方。

阿塔卡马沙漠的核心地带类似于火星表面,所以NASA在那里建了一个野外探测站,用于检验火星土壤的相关理论。对于地外生命,科学家的研究才刚开始。他们喜欢说自己正在寻找尸体,而不是生命,但他们的发现令人惊讶。在露出地面的沙漠岩石中间散布着一些形状怪异、砂质外壳的岩柱,它们约有一米高,既有浑圆的部分,也有凸起的部分,好像萨尔瓦多·达利设计的奇怪雕塑。这些小丘实际上是由盐构成的,盐是远古湖水长期蒸发的残余物。事实上,岩柱内部也全是盐,那里有活的微生物。它们克服各种不利条件,竭力维持着生存。这些全然不同的怪异生物被称为拟甲色球藻( Chroococcidiopsis ),它们的能量来源不是核辐射,而是寻常的光合作用,因为沙漠中的强烈阳光能够穿透它们半透明的居所。但问题仍然存在:它们是从哪里获取水的?阿塔卡马沙漠的核心地带距离冰冷的太平洋有100千米远,中间还隔着一座山脉。在适当的条件下,晚上温度骤降时缕缕海雾飘过山脉。潮湿的空气将水分子注入盐基质。但这些水分子不会形成液滴,相反,盐会因受潮而变黏。生活在气候潮湿地带的人习惯了瓶子里的盐因受潮凝结而难以取出,对这种现象再熟悉不过了。盐吸收水蒸气的过程被称为潮解,它可以为这些微生物提供足够的水分,但只在短时间内,因为一旦到了早上,随着太阳升起,盐柱又将被烤干。

金矿菌和拟甲色球藻是两个极端的例子,表明生物体拥有非凡的能力,可以在极其恶劣的环境中生存。我们还知道,一些其他微生物也能够适应极度寒冷或高温的环境,或者适应高盐分和金属污染的环境,或者适应足以烧伤人类皮肤的强酸环境。这些生活在极端环境中的适应力极强的生物群体(我们可以把它们统称为“嗜极生物”)的发现,颠覆了我们长期持有的观念,即生命只能在非常有限的温度、压力和酸性等条件下生存。但是,生命具有如此强大的能力,以至于可以创造新的物理学和化学反应路径,可以开发一系列看似不太可能的能量来源。这些都表明,一旦生命产生,它就有潜能从其原始生境向外扩展蔓延,并触发意料之外的转变。在遥远的未来,人类或他们的机器子孙也许会重塑整个太阳系,甚至银河系。宇宙中别处的其他生命形式也许已经在做类似的事情,或者最终有可能做成这些事情。既然生命已经在宇宙中出现,它就有潜能带来宇宙意义上的显著变化。 y8fSdUGombWA1qDyzj0n2T3WQ9i9sYBLCxiyjDBQvIfAXfJMftZsoe/xO7czXpip

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