如何能证明外星生物真的存在？科学家：拍张照片

（原标题：Proof of life: how would we recognise an alien if we saw one?）

出品|网易科学人栏目组 卡麦拉

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外星生命是科学界一个充满谜团和诱惑力的话题，如果存在比地球人类更先进的外星种族，它们或许是亲近友好的，像科幻电影中描述的发生“第一次接触”，但也有可能它们是宇宙中游荡的侵略者，登陆地球之后将带给人类灭顶之灾……

如果我们看到外星生物，如何识别它们？

这些问题距离人类现实生活太遥远，从最基础的角度来讲，什么能让你相信外星人的存在？这个问题是近期在美国加州斯坦福大学召开的天体生物学会议上提出的，与会专家提出一些观点，例如：行星大气层中独特气体成分，行星表面怪异的热量梯度，勘测到这些信息或许能证明外星生命的存在。但是这些均不具备确凿的说服力，其中一位科学家提出了解决方案――对外星人拍张照片！

当场某些专家笑出声了，一些专家低声点头表示赞同，的确！拍摄一张外星人的照片是最令人信服的证据，这是证实地球人类并非宇宙唯一高等智慧生命的绝佳方案。

科学家描述最靠谱的外星生物啥样？

外星人究竟长啥样？人们可能首先联想到科幻电影中滑稽可爱的小绿人，或者会想到恐怖片《异形》中能够瞬间吞食人类的外星怪兽。目前，科学家描述了一张迄今“最靠谱”的外星生物图像，称它们命名为“Glipgloops(结状变异虫)”。

为什么这张图像会具有强大的说服力呢？依据图像描述，如果我们在外星球上发现它时，或许只把它露出地面的部分当作岩石。在浩瀚的太空环境，某颗行星环绕恒星运行，其表面潜在的生命形式将是非常奇特，远超出人类想象空间。那么，我们可以从哪些特征知道它是生命？这个问题和答案与我们对外星人的搜寻密切相关，也与我们期待发现的外星生命有关。

天体生物学，是科学家对其它星球上潜在生命的研究，现已从生物学、化学和天文学的边缘学科发展成为领先的跨学科领域，吸引了来自全球各地顶尖机构研究人员的关注，并且获得来自美国宇航局和商业机构资助的大笔研究资金。但是天体生物学家究竟在寻找什么？我们怎么知道何时喝香槟庆祝一下？

生物外观特征源自生物适应性

生命和非生命形式之间的区别在于它们的“外观设计”。对于活体生物，从最简单的细菌，到高大的红杉树，它们都有大量复杂部分结合在一起，使得生物体保持正常工作。

你可以想一下，你的手、心脏、脾脏、线粒体、纤毛、神经细胞、脚趾甲，都能协同运行，与人体行为保持同步，完成日常的行走、吃饭、思考和生存……相比之下，即使最美丽的自然岩层，它仍然不是活体，也不及单个菌细胞一小部分结构的复杂程度，菌细胞能够协调运行，有助于细胞分裂和繁殖。

与灰尘和风等自然元素不同，生命试着做一些事情――吃食物、生长、生存和繁殖后代。如果你尝试挤扁一只弹性虫子，你就会知道生物体并不需要复杂思维来使自己幸存下来，往往它们的生存意愿都是一种本能。例如：为了寻找食物和躲避掠食者，松鼠会从一个树枝跳跃到另一个树枝；植物为了生存下来，将“试图”朝向太阳光线的方向，并从土壤中尽最大可能吸取营养物质。

活体生物不仅由许多复杂部分构成，而且所有这些部分都有共同的目标――生存与繁殖。这种复杂结构和明显目的结合在一起，也被人们称为生物适应性，可用于定义生命特征。当我们看到Glipgloops外星生命图像时，正是这种生物适应性让我们感到震惊，我们从中清楚地看到普通岩石与令人兴奋的外星生命结构设计之间的差别。这对于我们而言是个好消息，因为只有一种方法才能获得这样的结构设计――自然选择。

变异、遗传和差异成功

当外星生命具备一些元素(例如：细胞、复制因子、假想物种Glipgloops的生理结构)，以及表现出3种特性(变异、遗传和差异成功)，自然选择就会发生，这一过程源于生命存活本能，因此科幻电影中描绘外形像人类的小绿人，它们存在的科学依据并不充分。

目前科学家描绘的Glipgloops图像非常有意思，让人们拥有充足的想像空间，一些Glipgloops生育了一些长眼茎幼虫，这是变异所致，它们比普通幼虫长着更长的眼茎。之后长眼茎幼虫成熟繁殖出更多的长眼茎幼虫，这是变异遗传的结果，这些长眼茎Glipgloops将不满足地下栖息环境，从甲烷洞钻出去，探索地面环境，并繁殖更多的后代，出现了变异相关的差异成功。最终结果是，随着时间推移，Glipgloops进化形成细长的眼睛。

通过以上这个假想物种进化例子，可说明自然选择决定物种外观的发展过程，在每一时刻、每一代的出生，只有具备更好繁殖能力的个体才能被自然“选择”。随着时间推移，种群会逐渐演变成具有繁殖目标的结构设计，这是非常精确的，因为自然选择标准总与身体结构设计相辅相成。

你可以想象一下，一辆汽车所有零件都需要不同的蓝图设计，最后你将无法制造出一辆完全相同的汽车。这体现了自然选择不可动摇的定律――基因对后代具有的遗传作用，才使得没有设计师的情况下，从自然选择和适者生存的角度出现“最合理的物种结构设计”。

事实上，自然选择的标准非常一致，以至于一个有机体被设计成为只能为后代贡献基因的“繁殖机器”。这就是为什么我们未能发现为物种整体利益而牺牲的生物，一般来讲，生物个体都是自私的，以牺牲其他个体作为代价，保证自己繁殖连续性是一种很好的基因传递途径。有时，我们确实会在大自然中看到“牺牲和协作”，但是该现象只出现在协作对自己有益处的情况下，或者牺牲对你的合作方有利的时候。例如：作为具有共享基因的蜜蜂，蜜蜂心甘情愿为蜂后（它们的母亲）牺牲，如果蜂后可以生育100只雌性后代，它们都会携带蜂后一半的基因。这些特质将产生更多的基因表现，同时个体在什么时候以及做出多大程度的牺牲的相关计算，都是非常精确和严格的。这就是为什么进化生物学家可以建立数学模型正确预测雌鸟可允许多少只幼鸟生活在鸟巢中，以及黄蜂吃掉自己兄弟姐妹的概率。这种自然选择严格算法对于天体生物学家而言同样具有很大的研究价值。

自然选择和进化数学理论预测外星生命

一个思路将揭晓外星生物进化：生命而其外观设计而变得特殊。在没有“设计师”的情况下，获得生物外观设计唯一的方法就是自然选择。因此，外星生物一定自然选择的产物。自然选择遵循某些规律，只能产生特定种类的生命形式，因此，天体生物学家可以利用自然选择和进化数学理论，预测外星生命的存在。

科学家描绘的Glipgloops也算是生命吗？人们看到这张图片时肯定会产生这样的疑问，显然这仅是科学家对外星球最简单生命形式的预测，并不代表外星生命的智慧等级一定能超越人类。但是我们能够看到即便是像细菌一样简单的生物，也无法脱离自然选择。即使是后生物时代、掌握高科技的外星人，最终也是自然选择的产物。但是我们需要考虑一个边缘性情况：想象一下，在一个完全陌生的星球，有大量复制分子，就像微型裸体基因一样，如果它们复制自己的基因，并且每次复制都是非常完美，没有变异和差异成功，那么，它们就不会获得自然进化。

Glipgloops图像非常有价值

这算是生命吗？也许吧，但它们并不会让科学家感兴趣。首先，没有发生变异，生命分子永远不会改变，或者变得更具适应性，或者进化成为更有趣和更复杂的生物形式。在遥远行星上发现微小的细菌或者体形硕大的熊，意味着宇宙中可能存在各种外形和大小的生命。这些复制因子不会有任何价值和意义，更有问题的是，它们的存在很可能短暂的――没有自然选择，它们将无法适宜所在星球发生的变化，因此在人类发现它们之前就消失灭绝。

自然选择的论证是强而有力的，即使在边缘情况下也能适用。这使我们能够使用地球作为预测生物进化的工具来预测其它地方的生命发展。

之前天体生物学领域的研究是从从地球上发生的进化推断作出的科学结论，这可能会限制我们的视野，使我们只注意到某些特定方面，例如：DNA或者碳基生命，这都不会影响到其它星球。另一方面，自然选择是普遍存在现象，它不依赖于DNA(值得注意的是，查尔斯・达尔文对基因概念并不知晓)、碳化学或者水的存在。它的运行非常简单，只需要一些成分――这是创造生命的唯一方法。

科学家描绘的Glipgloops图像非常有价值，能够呈现一定的精神意象，图中的生物结构是为适应周围环境而设计的。但是我们依据这张图像就声称外星人是长有眼睛、四肢，身体是绿色的，这不是较好进化论所做出的预测结果，但是依据自然选择论，外星生物的外观结构、生存目标和进化路径都是受限的。

我们的研究小组依据这幅草图想象出一种结节状外星生物，并开玩笑地称它为“octomite”，它曾是一个单独存在的实体，为了生存、繁殖和进化而努力，我们如何识别外星人呢？它将包括一个实体层次结构，每个较低级别的利益与上层级别的组成保持一致，我们设想的这幅图像将展示劳动分工，各个部分以相互依赖的方式从事不同任务。

将生物进化理论纳入我们天体生物学工具的工作刚刚开始，关于外星生物，达尔文还能告诉我们什么呢？或许还有很多，如果这幅图像如果真的出现在地球上，那么它对于我们而言是一种全新的物种。但是对于进化生物学学生来讲，他们会比较了解。