10.16 我們要如何才能認出外星人呢?看圖!

Yee君說——

外星人就像鬼魂一樣,我們從來沒有見過。因為從來沒有見過,所以我們根本不知道它是什麼樣子什麼形態。也就是說,即便哪一天外星人就在我們面前,因為我們不能夠識別它,也就相當於直接忽略,看不見它們。


現在我們所有的關於外星人形象的想象,不過是基於魯迅先生所說的,基於人本身的樣子去變化我們想象中的形狀。原話如下:“描神畫鬼,毫無對證。本可以專靠神思,所謂‘天馬行空’地揮寫了。然而他們寫出來的卻是三隻眼、長脖子,也就是正常的人體身上增加了眼睛一隻,拉長了頸子二三尺而已。”正是這一點尤其有趣,因為沒有辦法驗證想象,也就無法識別。


所以呢,再開個腦洞,也許外星人看起來像黏在桌子上的一塊木頭。不過這是玩笑,本文還是很科學地從達爾文進化論的角度探討了我們逐漸接受外星人長這樣的問題,通過進化的過程逐漸描畫清晰外星人的樣貌。




什麼東西會讓你相信外星人的存在?這個問題在最近加州斯坦福大學舉行的天體生物學會議上被提了出來。有幾個理由被大家反覆提到,比如一些行星大氣中不常見的氣體,星球表面異常的熱梯度,但這些理由都沒有那麼強的說服力。最後,一位科學家提出了一種解決方案:拍一張外星人的照片。在場發出了一片笑聲,一些研究人員低聲的表示贊同:沒錯,拍到一張外星人的照片是最令人信服的證據,這是證明我們並不孤單的最好證據。


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為什麼一幅畫會如此讓我們相信它的真實性?我們究竟在一幅畫中獲取到了什麼視覺信息,才讓我們知道自己不是在看另一堆岩石?居住在圍繞遙遠恆星運行的行星上的外星人也許是非常奇異的物種,甚至讓我們難以想象。那麼,什麼東西才能讓這些外星人以生命的形式展現在我們面前 ?答案與我們對外星人的搜索與追尋有關,也與我們期待發現的東西有關。


天體生物學是一門研究其他行星上的生命情況的科學,它已經從生物學、化學和天文學的分支學科發展成為一個領先的跨學科領域,這門學科吸引了來自世界各地頂尖機構的研究人員,並從NASA和私人資助機構獲得了大筆科研資金。但是天體生物學家究竟在尋找什麼呢?我們什麼時候才能開香檳慶祝這門學科的突破呢?


生命與非生命形式的區別在於它們的外觀設計。從最簡單的細菌到大紅杉,都由大量複雜的器官構成,從而讓母體保持正常運行,使生物體發揮相應的功能。想想你的手、心臟、脾臟、線粒體、纖毛、神經元、腳趾甲——所有這些東西都是同步協作的,從而讓你可以開車、吃飯、思考和生存下去。即使是最美麗的自然岩層,也比不上單個細菌細胞的一小部分構成的複雜程度,它們相互協調,幫助細胞分裂和繁殖。


與塵土和風這些自然元素不同的是,生物似乎一直在做一些事情——例如進食、成長、生存、繁殖。如果你曾經嘗試過抑制一種適應性強的細菌繁殖,你就會知道一個有機體想要生存下去其實並不需要複雜的思維,比如一隻松鼠想要從一根樹枝跳到另一根樹枝,或者讓植物找到朝向陽光的一面,從土壤中吸收養分。



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生物由許多複雜的部分組成,但是所有的這些部分都有一個共同的目標­——生存和繁殖。這種複雜的設計和明顯的目的的結合,也被稱為生物適應性,由此定義了不同生物的生活。當我們看到外星人的照片時,正是這種對周圍的適應能力會讓我們發出:‘啊哈!“這樣語氣詞,我們會清楚地看到普通的岩石和令人興奮的外星設計之間的區別。這對我們來講是個好消息,因為只有一種方法可以創造出這些設計:即自然選擇。


當你擁有一個具有這些東西(細胞、複製因子、鳥類,我們稱之為“Glipgloops”的假想物種)並表現出以下三種特性的物種(變異、遺傳和差別成功)時,自然選擇就會發生。例如,我們假設一些Glipgloops的眼睛比其他的長得更長(變異)。長眼的Glipgloops生下長眼的幼體(遺傳變異)。由於長眼睛的Glipgloops能夠更好地看到甲烷坑外面的環境,因此有更多的長眼睛Glipgloops的嬰兒出生(差別優勢與這種變異產生了聯繫)。結果是,隨著時間的推移,Glipgloops進化出了細長的眼睛。


這是自然選擇決定物種外貌的一個過程:在每一時刻、每一代的出生,具有更好繁殖能力的個體都在被自然“選擇”。因此,隨著時間的推移,種群會逐漸演變成由那些看起來是為了繁殖而設計的個體組成。這是因為自然選擇標準總是一樣的,這使得設計可以往好的方向發展。想象如果有一輛車所有的零件都需要不同的藍圖設計,到最後你可能沒法造出一輛完整的汽車。所以就是因為自然選擇的固定性——基因對後代的貢獻才使得那些設計在沒有設計師的情況下得以出現。



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實際上自然選擇的標準非常一致,以至於一個有機體被設計成只能為後代貢獻基因的“機器”。這就是為什麼我們找不到為物種整體利益而犧牲的生物。一般來說,生物體都是自私的——以犧牲他人為代價來保證繁殖的連續性是一種很好的基因傳遞方式。我們有時確實會在大自然中看到犧牲和合作——但這隻會出現在合作對你自己有好處,或者犧牲對你的合作方有利的時候。


家族是共享基因的,所以蜜蜂可以為蜂王(它的母親)做出犧牲,如果這意味著蜂王可以多生育100個姐妹的話,每個姐妹都會攜帶蜂王一半的基因。對於哪些特徵會導致更多的基因表現,以及在什麼時候以及在多大程度上做出犧牲的計算是精確而嚴格的,這就是為什麼進化生物學家可以建立數學模型來正確地預測一隻鳥會允許多少幼鳥生存在它的巢裡,以及一隻黃蜂吃掉自己的兄弟姐妹的概率。這種

自然選擇嚴格的算法對於天體生物學家來說同樣具有很大的研究價值



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那麼到現在為止這個想法應該是顯而易見的了:生命因為它的外觀設計而變得特殊。在沒有設計師的情況下獲得設計的唯一方法就是自然選擇。因此,外星人必定是自然選擇的產物,而自然選擇會遵循一定的規則從而產生特定種類的生物。因此,天體生物學家可以利用自然選擇理論和進化數學來預測外星人的存在。


那有可能會出現一些意料之外的情況嗎?沒有自然選擇,我們不可能成為或發現那麼多複雜的生物,更不要說像細菌這樣簡單的生物。即使是一個處於後生物體時代、基於計算機科技的外星人,最終也會是自然選擇的產物。但讓我們考慮一個邊緣性情況:想象一下,在一個外星星球上有一群複製分子,它們就像遊蕩的微小的原基因一樣。如果這些複製因子能夠複製自己的基因,而且每次複製都完美無缺(沒有變異或差別成功),那麼自然選擇會不會就不適用於這種情況了呢?


這樣算是生命嗎?也許吧,但這種生命的產生毫無讓人產生興趣的點。首先,沒有變異,分子就永遠不會改變,也就意味著這種物種不會變得更具有適應性,或進化成任何更有趣或更復雜的東西。在一個遙遠的星球上發現細菌意味著宇宙中可能充滿了各種形狀和大小的生命體。但這些複製因子不會有任何價值和意義,更重要的是,它們的存在可能是轉瞬即逝的——如果沒有自然選擇,它們將無法應對行星上環境的變化,因此在我們發現它們之前就會滅亡



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自然選擇的論證是有力的,甚至在邊緣情況上也同樣適用。這讓我們可以自由地使用我們在地球上用來預測生物進化的工具來預測其他地方的生命狀況。


之前天體生物學領域的工作是從地球上發生的進化推斷出相關的科學結論,這可能會限制我們的視野,使我們只注意到某些特定的方面,比如DNA或碳基生命,而這些特徵在其他行星上是不存在的。另一方面,自然選擇是普遍的,它不依賴於DNA(記住,查爾斯·達爾文對基因一無所知)或碳化學或水的存在,它的運行非常簡單,只需要一些成分——這是創造生命的唯一方法。



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這張珍貴照片的心理預期圖像開始形成,照片上的實體顯然是為適應周圍環境而設計的。我們不能根據這幅顆粒狀圖就說外星人像是有眼睛的,有四肢的,還是綠色的,這不是好的進化論所能做出的預測。但自然選擇告訴我們,它的外表、生存目標和進化路徑都是受限的。


我們的團隊在上面的草圖的基礎上想象出了一種結節式外星人,我們開玩笑地稱之為“octomite”——一個由曾經分散的實體組成的整體,現在為了生存、繁殖和進化而共同努力。我們要如何才能認出外星人呢?它將包括實體的層次結構,每個較低級別的利益與其上面級別的組成保持一致。我們設想的這張照片將展示勞動分工,各個部分相互依賴的同時專門從事不同的任務。


將進化論納入我們天體生物學作為工具的工作才剛剛開始。關於外星人,達爾文還能告訴我們什麼?也許還有很多。這張照片上的生物如果真的出現在地球上就好了,那麼它對我們來講是完全新的物種。但是對於進化生物學的學生來說,這可能看起來會十分眼熟。


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