为什么人类热衷于搜寻外星生命?

     人类对外星生命一直非常感兴趣。“不明飞行物体”(Unidentified Flying Object, 简称UFO,比如“飞碟”)的消息之所以如此吸人眼球,就是因为那可能是外星人访问地球的证据。如果能够证实,就有可能实现人类与外星人之间的接触。这对人类社会的影响会是极其巨大的。能够访问地球的外星生物,所掌握的科学技术一定远远超过人类的水平,地球人就有可能免去数百年,甚至更长的摸索过程,实现科学和技术的大飞跃,其结果将是不可限量的。由于科学和技术的发展需要时间,具有高度发达科学技术的外星人的社会发展阶段,也很可能领先人类社会很长时间,可以给人类社会的发展前景提供参考。

      有关UFO的报道虽然持续不断,但是“飞碟”和外星人的实物一直没有见到。除了被动的等待,人类还主动地去探测来自外星的无线电信号。比如美国的“搜寻地外文明计划”(SETI计划,即Search for Extraterrestial Intelligence),就是用强大的无线电望远镜搜索离地球200光年以内的1000左右颗类似太阳的天体,希望从围绕它们旋转的行星中发现智慧生物发出的无线电信号。

      在寻找外星的智慧生物的同时,人类也在我们的太阳系内部的行星(或行星的卫星)上寻找生命的迹象,哪怕是最原始的生命。火星上曾经有大量的液态水,有过河流和海洋;它的自转轴的倾斜角(25.2度)和地球的(23.5度)非常相似,也像地球一样有四季。火星上过去曾经有过生命可能出现的条件,甚至有人认为地球上的生命来自火星(火星遭受陨石撞击时会有一些岩石带着上面的生物飞到空中,其中有一些会降落在地球上)。现在人类对火星的探测中,一个重要目的就是在那里寻找微生物。木星的卫星“木卫二”(Europa)表面的冰层下面,可能有巨大的液态水的海洋,也是人类探测地球外生命的重要目标。

     有人也许要问,地球上的生物不是够多的吗,为什么还要去寻找地球以外的低等生物呢?的确,地球本身就是生物的天堂。据加拿大、美国和英国科学家联合发表的一篇文章,目前地球上的真核生物(具有细胞核的生物)估计有870万种,其中大约220万种生活在海洋之中。原核生物(没有细胞核的生物,如细菌)的种类就更多了,至今无人能给出细菌种类的上限。如果把历史上已经灭绝的生物算进去,地球上曾经有和现在有的物种估计超过一亿。从细菌到人类,从蚂蚁到大象,从蚯蚓到孔雀,从菠菜到苹果,从蝴蝶到乌龟,从蚜虫到鲨鱼,地球上的生命形式似乎无穷无尽。光是地球上的生命,包括人类自身及其疾病就够我们研究的了,为什么还要去研究地球以外的生命呢?

     原因就在于,地球上的生物虽然数以千万种,形态千差万别,但都是同一个“祖宗”的后代。在地球上生命出现的初期,很可能有过不同类型的生命形式存在过,但是最后只有竞争力最强,最能适应当时地球环境的生命形式存活下来,其它类型的生命形式就消失了,连痕迹也没有留下(因为几乎任何有机物都会被细菌分解掉)。

   地球上所有的生物都来自同一个祖宗可以用以下事实来证明:

   一、地球上所有的细胞生物和一些病毒都使用脱氧核糖核酸(DNA)来储存和向下一代传递遗传信息。所有的生物都使用同样的四种脱氧核苷酸(脱氧腺苷酸、脱氧鸟苷酸、脱氧胸苷酸和脱氧胞苷酸,分别用字母AGTC表示)来组成DNA,并且通过碱基配对(AT配对,CG配对)来形成DNA的双螺旋结构,和进行遗传物质的复制。

   在不同的生物中,DNA复制的机制是高度一致的。比如病毒的DNA聚合酶(T4 噬菌体的DNA聚合酶)就可以复制人类的DNA。在聚合酶链式反应(PCR)中使用的Tag DNA聚合酶就是从一种耐热细菌中提取的,它能复制来自任何生物的DNA

   二、所有的生物都用蛋白质(酶)来催化生命活动中数以千计的化学反应,因而蛋白质是地球上所有的生物体中,生命活动的具体执行者。而且地球上所有的生物,包括病毒,都用同样的20种氨基酸来组成蛋白质。

   三、蛋白质中氨基酸的序列是由DNA来编码的,但是DNA为蛋白质编码的信息并不直接用于蛋白质的合成,而是都通过“信使”核糖核酸(mRNA)来传递DNA中的信息。地球上所有的生物都使用同样的四种核苷酸(腺苷酸、鸟苷酸、尿苷酸和胞苷酸,分别用字母AGUC表示)来组成核糖核酸(RNA)。

   四、所有生物的DNA都用同样的三连码来为蛋白质中氨基酸编码。比如都用TGG为色氨酸编码,用AGTAGC为丝氨酸编码,用AGAAGG为精氨酸编码,等等。也就是说,地球上所有的生物都用同样的“词汇”来表达蛋白质中的信息,所以人体中为胰岛素编码的基因,放在细菌(比如大肠杆菌)中,照样会生产出人的胰岛素来。虽然在少数情况下(如人的线粒体DNA)个别氨基酸的编码会和“标准”的三连码有差异,但是这毕竟是个别情况,是在生物进化过程中形成的差异,而不表示生物来自不同的“祖宗”。

   五、合成蛋白质所需要的氨基酸都是先连到“转运核糖核酸”(tRNA)上,由tRNA分子上的“反三连码”和mRNA上的三连码配对,把正确的氨基酸带到蛋白质“生产线”(“核糖体”)上的位置。

   上述几个特点是地球上所有生物最重要的共同点,是这些生物源自同一“祖先”最有力的证据。除此以外,地球上的生物还有许多其它的基本共同点。

   比如地球上所有的生物都用“三磷酸腺苷”(ATP)作为供应生命活动所需要的能量的主要“高能分子”。生物合成ATP的机制,除了糖酵解中的“化学偶联”(用葡萄糖分子的无氧降解产生“高能键”,再用这些“高能键”合成ATP)外,生物合成ATP的主要机制,都是用“燃料”分子被氧化时释放出来的能量把氢离子从生物膜的一边“泵”到另一边,类似于水库蓄起可以用来发电的高水位。氢离子从浓度高的一边通过ATP合成酶再回到浓度低的一边时,ATP就被合成,就像水通过水流发电机发出电力一样。

   葡萄糖是几乎所有的生物都使用的重要能源。它们在真核细胞中的线粒体内被氧化,或者被原核细胞中类似的电子传递链所氧化,释放出来的能量则被用来合成高能化合物ATP

   从单细胞生物到人,氧化葡萄糖和其它“燃料”分子的电子传递链都有相同的核心结构。脱氢酶从“燃料”分子上脱下氢原子,把这些氢原子转移到醌类物质上。醌类物质再把氢原子中的电子传给一个蛋白质复合物,里面的蛋白质组分含有“细胞色素”(类似于血红素的蛋白“辅基”)和其它能进行氧化还原反应的中心(如铁-硫中心),再由这个蛋白复合物把电子传给电子的终端受体(通常也是含有“细胞色素”的蛋白质复合物)。

   所有的细胞生物都具备使葡萄糖、脂肪酸和一些氨基酸相互转化的能力,并且都是通过丙酮酸(pyruvate)这个“中心枢纽”。丙酮酸也是能量代谢过程中的核心物质,可以作为“燃料”使用。由于这个原因,细胞培养液中常常含有丙酮酸。

   在结构上,地球上所有的生物都使用磷脂来组成它们的细胞膜。而且从细菌到植物再到人,磷脂所使用的主要脂肪酸是共同的,包括棕榈酸(软脂酸)、硬脂酸、油酸、和亚油酸。这些脂肪酸也大量存在于甘油三脂中,成为各种生物储存能量的重要物质。

   一些被认为是动物才有的分子,比如组成动物肌肉的肌动蛋白(actin)和肌球蛋白(myosin),其实在单细胞生物中就已经被用于建造“细胞骨架”,在细胞改变形状和细胞分裂中发挥作用了。使多细胞的大型生物运动的肌肉就是从这些蛋白质的基础上发展起来的。

     所有这些事实都说明,地球上的生物在分子机制上是非常单一,一脉相承的。地球上的生物不论有多少种,从宇宙的范围来看就只有一种,可以叫做“地球型生物”。达到智慧水平,能够反过来研究、理解和改造这个世界的,也只有人类自己。这是我们感到“孤单”的原因,尽管地球上有几十亿人。

     就像仅从对地球自身的研究难以得出行星形成的机制一样,只对地球上的生物进行研究也难以得出像生命起源,生命基本原理,以及智力形成机制的结论。只有找到与“地球型生物”不同类型的生物,我们对于生命现象才能有更深刻的理解。这也是人类一直在寻找外星生命的重要原因。

 

 

评论已关闭。