生命的起源

“在這顆名為地球的星球上，藻類、甲蟲、海綿、水母、蛇、禿鷹和巨型紅杉（無數(shù)的其他生命形態(tài)之間）彼此共生共存。想象一下，這七種生物并排在一個(gè)地方。如果你不知道的話，你會(huì)很難相信他們都來自同一個(gè)宇宙，更不用說同一個(gè)星球了。"

——尼爾·德格拉斯·泰森

尼爾·德格拉斯·泰森是美國(guó)自然歷史博物館海登天文館的弗雷德里克·P·羅斯館長(zhǎng)（1996年至今）；普林斯頓大學(xué)天體物理學(xué)系客座研究科學(xué)家（1994年至今）。他為《自然史》雜志撰寫了一個(gè)名為“宇宙”的月刊專欄，并著有幾本書，包括《一個(gè)宇宙：宇宙中的家》（2000年）和《天空不是極限：城市環(huán)境中的冒險(xiǎn)》（2000年）。

他最近的作品是一本書（由美國(guó)W?W?諾頓出版社出版）和美國(guó)公共電視網(wǎng)新星系列出品的四集系列片——《起源》。第十五章題為“地球上生命的起源”，經(jīng)出版商許可摘錄于此。

在宇宙中尋找生命始于一個(gè)深刻的問題：什么是生命？天體生物學(xué)家會(huì)坦誠(chéng)地告訴你，這個(gè)問題沒有簡(jiǎn)單或普遍可接受的答案。

看到并說出我們認(rèn)識(shí)它，這沒有多大用處。無論我們指定什么樣的特征來區(qū)分地球上的生物和非生物，我們總能找到一個(gè)模糊或抹去這種區(qū)別的例子。一些或所有生物會(huì)生長(zhǎng)、移動(dòng)或腐爛，但那些我們絕不會(huì)稱其活著的物體也有這些行為。

生命會(huì)自我繁殖嗎？火也會(huì)。生命進(jìn)化會(huì)產(chǎn)生新的形態(tài)嗎？在水溶液中生長(zhǎng)的某些晶體也能。我們可以肯定地說，當(dāng)你看到某些生命形態(tài)時(shí)，你分得清它們——誰(shuí)能分不出是鮭魚還是鷹呢？但是，任何熟悉地球上各種生命形態(tài)的人絕對(duì)都會(huì)認(rèn)同：許多生物直到在幸運(yùn)時(shí)刻和專家擁有揭示它們生存本質(zhì)的能力之前都不會(huì)被注意到。

由于生命短暫，我們必須用一個(gè)粗略預(yù)備的、普遍適用的生命標(biāo)準(zhǔn)繼續(xù)前進(jìn)。這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)就是：生命由一系列既能繁殖又能進(jìn)化的物體組成。我們不應(yīng)僅僅因?yàn)橐唤M物體自我繁殖得多就認(rèn)為它們是活著的。為了獲得作為生命的資格，它們還必須隨時(shí)間推移進(jìn)化成新形態(tài)。

因此，該定義去除了一種可能性，即任何單一物體都可以被判斷為活物。與之（這種一刀切的判斷方式）相對(duì)的，我們必須在空間中仔細(xì)考察大量物體并在時(shí)間軸中追溯它們的歷史（后才可以定義是否是生命）。這種對(duì)生命的定義方式可能會(huì)被證明過于嚴(yán)格，但現(xiàn)在我們只能采用它。

隨著生物學(xué)家對(duì)地球上不同類型的生命進(jìn)行了研究，他們發(fā)現(xiàn)了地球生命的一般屬性。每個(gè)地球生物體內(nèi)的物質(zhì)主要由四種化學(xué)元素組成：氫、氧、碳和氮。

其他所有元素加起來只占任何生物體質(zhì)量的不到百分之一。四大元素之外還包括少量的磷。磷是最重要的元素，也是大多數(shù)生命形態(tài)所必需的元素，另外還有少量的硫、鈉、鎂、氯、鉀、鈣和鐵。

但是，我們能否得出這樣的結(jié)論：地球生命的這種基本屬性一定和描述宇宙中其他形式的生命一樣嗎？在這里，我們可以充分運(yùn)用哥白尼原理。構(gòu)成地球上大部分生命的四種元素都出現(xiàn)在宇宙中六種最豐富元素的候選名單上。因?yàn)槊麊紊系牧硗鈨煞N元素——氦和氖——幾乎從不與其他任何元素結(jié)合，所以地球生命便是由宇宙中最豐富、化學(xué)活性最強(qiáng)的成分組成。

在我們可對(duì)其他星球生命做出的所有預(yù)測(cè)中，最可靠的似乎是，其他生命的元素組成與地球生命所使用的元素幾乎相同。如果我們星球上的生命主要由宇宙中的四種極為稀有的元素組成，如鈮、鉍、鎵和钚，我們就有充分的理由懷疑我們代表了宇宙中的某種特殊元素。相反，基于地球上生命的化學(xué)成分（的推測(cè)），關(guān)于地球之外生命的可能性，我們秉持一種樂觀態(tài)度。

地球上生命的組成符合哥白尼原理，甚至超出了人們最初的猜想。如果我們生活在一個(gè)主要由氫、氧、碳和氮組成的星球上，那么生命主要由這四種元素組成這一事實(shí)就很難讓我們感到驚訝。然而，地球主要由氧、鐵、硅、鋁和鐵組成。這些元素中只有氧出現(xiàn)在生命最豐元素列表上。

當(dāng)我們觀察到地球上幾乎全是氫和氧的海洋時(shí)，不禁驚訝于生命將碳和氮列為其最豐富的元素，而不是氯、鈉、硫、鈣或鉀這些溶于海水中最常見的元素。地球生命中元素的分布與恒星組成的相似性遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于地球本身。因此，生命的元素遠(yuǎn)豐富于地球所含，這對(duì)于那些希望在各種情況下找到生命的人來說，是一個(gè)良好的開端。

本篇摘錄是與《天體生物學(xué)雜志》合作發(fā)表的，該雜志是由美國(guó)航天局天體生物學(xué)計(jì)劃贊助的網(wǎng)絡(luò)出版物。

BY: Staff

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