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為什麼是微生物統治了宇宙?

為什麼是微生物統治了宇宙?

在太陽系之外存在著某種生命形式。有專家認為,至少在距離太陽100光年以內、圍繞恆星執行的少數類地行星上生命是存在的。無論這些猜想是積極的還是消極的,其存在的直接證據將很快被發現,或許就在一二十年內。證據將透過測定母星的光穿過行星大氣層時的光譜獲得。如果從中分析出“生物訊號”——一種只有有機體才能產生的氣體分子,或者發現其存在量遠比無生物氣體豐富,外星生命的存在就不再是一個理論上嚴謹的假說,而是變得非常有可能了。

地球的歷史本身就可以為地外生物學說增添可信度。隨著地球環境變得更加適宜,生物總量也在急劇增加。我們的星球大約誕生於45.4億年前。在地球表面環境變得稍稍適宜後,即在1億~2億年之間,微生物很快就出現了。從不適宜到適宜的過程對人類而言,就像永恆一樣漫長,但對將近140億年的銀河系歷史來說,這就是一夜之間的事情。

為什麼是微生物統治了宇宙?

需要承認的是,地球的生命起源只是廣袤宇宙中的一個基線。但是,那些使用越發複雜的技術專注於探索外星生命的天體生物學家認為,我們所處的銀河系中有少數、甚至是大量行星擁有與地球相似的生物基因。它們所需的條件是行星上存在水並且處於“宜居帶”,即不能離母星太近,熱如炙烤,也不能太遠,常年冰封。還需注意的是,一個行星現在宜居,並不意味著它向來如此。另外,看似貧瘠的表面上也可能存在一部分適合有機物的宜居地。最後,生命也可能起源於不同於組成地球有機體的能源或基因的化學元素。

那麼,這就不可避免地會得出這樣一個預言:無論外星生命生存的環境如何,無論它是生息於大地還是海洋,抑或在綠洲中苟延殘喘,其中一定存在大量的微生物。在地球上,這些有機體,即小到肉眼無法觀察的龐大群體,包括大部分原生生物,如變形蟲和草履蟲、微型真菌和藻類,還有其中最小的細菌、古生菌(外表和細菌相似但基因截然不同)、原生動物(最近才被生物學家發現的非常微小的原生生物)和病毒。為了給你一個大小的概念,你可以想象上萬億個身體細胞的其中一個細胞、一隻變形蟲或者單細胞藻類是一座小型城市,一個典型的細菌或者古生菌就是一個足球場的大小,而病毒則和足球差不多。

為什麼是微生物統治了宇宙?

地球上的微生物群是極其頑強的,能夠佔據看似危險地帶的棲息地。如果有一名外星天文學家在掃描地球,那他可能不會發現生長在海底超過沸點的翻滾岩漿中的細菌,或者在pH值與硫酸接近的礦井湧水中存在的細菌;他也無法發現近似火星表面的南極洲麥克默多幹谷中豐富的微生物有機體,這裡可是除極地冰蓋之外地球上最不宜居的地方;他也不會注意到耐輻射奇球菌,一種地球上的細菌,極其耐輻射,以至於在輻射狀況下,承載它的培養皿在最後一個細胞死去之前就變色裂開了。

太陽系中的其他行星有可能孕育這些地球生物學家口中的“極端微生物”嗎?在火星上,早期海洋可能孕育了生命並使它們在深層地下水中倖存至今。這樣的情況在地球上也可能存在。高階洞穴生態系統充斥在所有大陸上,這樣的生態系統至少包括微生物,大部分都包括昆蟲、蜘蛛,甚至魚類。它們無論是生理結構還是行為模式都適應了完全黑暗且貧瘠的生存環境。更令人印象深刻的是黏質物,它們從地表附近沿著土壤和岩石的縫隙向內延伸,最深蔓延達1.4公里,其中包含從岩石的新陳代謝中汲取營養的細菌。以黏質物為食的是最近發現的地底線蟲的新品種,一種在地上隨處可見的小蟲子。

為什麼是微生物統治了宇宙?

除了火星之外,我們還可以到太陽系其他地方尋找有機體,至少是那些包括被我們稱作“極端微生物”的生態系統中尋找。在土衛二或冥王星的衛星上的冰泉附近,或底下的小島上尋找微生物都是很有道理的。當機會來臨時,我認為我們應當調查木星各個衛星上存在的海洋。所有衛星上的景象都是冰封萬里,它們的表面可能是寒冷荒涼的,但在一定的深度下面,都應該足夠溫暖去孕育液態有機體。只要有心,我們終將鑽開冰層到達水層,就像現在科學家在南極東方冰湖那幾百萬年來一直存在的冰蓋上進行的探索一樣。

終有一天,可能是在21世紀內,我們,或者更可能是我們的機器人,會去這些地方尋找生命。我相信我們必須且一定會去,因為人類的精神集體若失去了可開拓的前線便會枯萎。對於遠征和歷險的渴望是刻在我們的基因裡的。

那些不斷向外開拓的天文學家和生物學家的最終命運肯定是要奔向宇宙的遠方,遠到我們難以理解的程度,奔向那些可能孕育生命的行星。由於深層太空是透光的,所以尋找外星生命並不是空談。在2013年之前,在開普勒太空望遠鏡和其他太空望遠鏡,以及最強大的對地望遠鏡蒐集的大量資料中,我們還只是可以找到潛在的目標。而到2013年中期,我們已經探測到了大約900個太陽系外行星,而在不久的將來,預計還會有上千顆行星被發現。

為什麼是微生物統治了宇宙?

那些不斷向外開拓的天文學家和生物學家的最終命運肯定是要奔向宇宙的遠方,遠到我們難以理解的程度,奔向那些可能孕育生命的行星。由於深層太空是透光的,所以尋找外星生命並不是空談。在2013年之前,在開普勒太空望遠鏡和其他太空望遠鏡,以及最強大的對地望遠鏡蒐集的大量資料中,我們還只是可以找到潛在的目標。而到2013年中期,我們已經探測到了大約900個太陽系外行星,而在不久的將來,預計還會有上千顆行星被發現。

最近的一個推測預計(推測法的運用在科學中是有風險的),有1/5的恆星周圍圍繞著和地球同等大小的行星。事實上,我們目前為止探測到的最常見規模的星系,往往包括大小是地球兩到三倍、重力與地球相似的行星。那麼,這個事實告訴了我們有關外太空中潛在生命的什麼資訊呢?首先,我們估計距離太陽10光年的距離記憶體在10個各種各樣的恆星,而100光年內有15000個,250光年內有260000個。將地球生命地質年代的生命起源作為線索,那麼我們得出的距離太陽100光年內孕育生命的行星存在的總數有幾十到上百這個結論是合乎情理的。

哪怕是發現最簡單形式的外星生命,對於人類歷史來說都是質的飛躍。對人類自身來說,這種發現可以確定人類在宇宙中的地位在形式上是極其卑微的,而在成就上又是極其偉大的。

為什麼是微生物統治了宇宙?

假設這樣的有機體在太陽系隨處可見,科學家將極其渴望去解讀外星微生物的基因序列。這一步可以藉助機器人來實現,省去了將有機體帶回地球的麻煩。這將揭示有關生命基因序列的兩個相對立的猜測中哪一個才是正確的。一方面,如果外星微生物的基因序列和地球上的不同,那麼它們在分子生物學級別上就有著明顯的區別。而如果這件事情發生了,就意味著全新的生物學學科的誕生。我們不得不得出這樣一個結論:地球上存在的基因序列可能是全宇宙中唯一的一種,並且其他星系的基因序列因適應環境而誕生的方式,和地球生物完全不同。另一方面,如果外星生物的基因序列和地球有機體的基本相同,那麼這就提示(還不算證明)了無論在何處,生命只能起源於和地球相同的唯一一種基因序列。

另一種假設是,一些有機體在冬眠狀態下度過了幾千甚至上百萬年,以某種方法躲過了宇宙射線的輻射和太陽高能粒子的熱浪,實現了星際遠航。微生物的行星際、甚至恆星際旅行,即所謂的“泛生論”,聽起來就像科幻小說,我剛開始接觸它的時候還有點畏縮,但我知道我們至少應該把它看作一種可能。我們對於那數量龐大的細菌、古生菌和病毒知道的少之又少,以至於對太陽系內或系外存在的適應進化的極端狀況妄加揣測。事實上,我們現在知道一些地球上的細菌正準備成為太空旅行者,即使至今(可能)還沒有成功的。大量的細菌生存在海拔6000~10000米的大氣層的中上層。有關於它們是在空中繁衍生息,還是暫時被氣流從地表帶到了那裡的問題還有待考察。

為什麼是微生物統治了宇宙?

另一種假設是,一些有機體在冬眠狀態下度過了幾千甚至上百萬年,以某種方法躲過了宇宙射線的輻射和太陽高能粒子的熱浪,實現了星際遠航。微生物的行星際、甚至恆星際旅行,即所謂的“泛生論”,聽起來就像科幻小說,我剛開始接觸它的時候還有點畏縮,但我知道我們至少應該把它看作一種可能。我們對於那數量龐大的細菌、古生菌和病毒知道的少之又少,以至於對太陽系內或系外存在的適應進化的極端狀況妄加揣測。事實上,我們現在知道一些地球上的細菌正準備成為太空旅行者,即使至今(可能)還沒有成功的。大量的細菌生存在海拔6000~10000米的大氣層的中上層。有關於它們是在空中繁衍生息,還是暫時被氣流從地表帶到了那裡的問題還有待考察。

分類: 科學
時間: 2021-09-17

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