整个宇宙可能充满了生命的种子,在安静的沙漠中沉睡,等待雨水的唤醒,使它们迅速繁荣和生长。生命可能无处不在,无论是小型的还是外星生命。
为了更好地解释这一切,让我们先看看地球上的生命悖论。生命悖论指的是在地球存在的头几亿年里,地球是一个充满岩浆、不断遭受小行星轰炸的地狱。但在情况平静下来、第一个海洋形成的那一刻,生命出现了,无数微生物开始在它们所找到的每个角落定居。
这太神奇了-地球上的生命似乎和地球本身一样古老,好像它一直在那里等待着机会。此外,生命不仅迅速出现,而且在短时间内跨越了巨大的差距。为了被称为生物,甚至微生物也需要食物、排泄、生长和繁殖。
因此,它们需要一个基因组,即内部操作生物活动的生物指南。非基因的无生命物质如何成为具有基因的生物是一个巨大的科学谜题。简单来说,问题在于拥有一个功能正常的基因组。你需要蛋白质,但要制造这些蛋白质,你需要一个功能正常的基因组。
蛋白质和基因组由复杂模块组成的超长分子,很难凭借机会相遇。这就是鸡和蛋之间的悖论。一旦你有了一个完整的细胞,整个系统就会高效运行。但是这种复杂性需要很多时间来尝试和错误,从简单的无生命物质开始,并通过纯粹的机会实现。
那么,第一个生物是如何在数亿年内跨越这个差距的呢?大多数关于生命起源的理论都试图通过假设某些原始生物分子的原始汤能够有效地产生第一个自我复制实体来解释这个差距。但我们仍然不知道发生了什么。也许我们需要反过来思考。
想象基因组是一本关于生命历史的书。随着时间的推移和生命的演化,它引入了更多的角色:变形虫、鱼、两栖动物、恐龙和哺乳动物。几十亿年后,生活的故事变得越来越复杂。基因组可以被视为一串带有生物指令的长字母。
从微生物到今天,功能基因组似乎以相当稳定的速度增长。鱼的功能基因组是蠕虫的两倍多;我们的功能基因组大约是鱼的两倍,依此类推。这个问题更加复杂,但我们暂时假设一下。
将所有这些线索放在一起,基因组似乎每3500万年转一圈,进化似乎总是遵循指数增长的内部时钟。但情况变得更加奇怪了。即使地球上的第一个微生物看起来很简单,它们的基因组似乎也相当长和复杂。
但是生命是如何在如此短的时间内达到这种复杂性的呢?解决这个谜团有一个有趣的方法:我们只需要拿出我们的指数时钟,回到最简单和最可能的生命形式-相当于一个基因组只包含几个字母的生物。
但当我们这样做时,我们将回到100亿年前,这是地球年龄的两倍多。这意味着,如果生命真的是这样进化的,它不是从这里开始的,而是从外太空的某个地方开始的。这就解释了为什么生命在我们年轻的星球上如此繁荣。如果它已经存在于宇宙中,就像一颗种子,它只需要水和适当的温度就能醒来并继续进化。
这也可以解释为什么地球上的第一个生命形式如此复杂。它们之所以如此复杂,可能是因为它们在宇宙的其他地方已经进化了数十亿年。但生命真的能够如此古老吗?答案很可能是肯定的。事实上,生命可能在宇宙诞生之后不久就开始了。在最基本的层面上,生命需要两样东西:适当的化学元素和液体介质,如水,它们可以移动和相互作用。
这种液体介质需要保持足够的温暖,以保持其液态状态。因此,当我们在宇宙中寻找生命时,我们主要关注与地球相似、适合保持液态水的温暖的行星。但实际上,在宇宙的某个时间段,几乎整个宇宙都适合生命生存。
大约1000万到1700万年之间,当宇宙比现在年轻1000倍时,宇宙的温度在1000°C到0°C之间-适合水保持液态。因此,在这个时间窗口内,超过137亿年前,整个宇宙每一寸都具备支持生命的适当温度。当然,只有适当的温度才能支持生命。我们还需要碳和氧等化学元素,这些元素是在恒星的核心产生的。但早期宇宙有恒星吗?也许答案是肯定的-在宇宙中物质特别密集的地方。
这样的恒星可能会更大,成为超新星只需要300万年。这为婴儿宇宙培育形成灰尘、小行星、行星和生命所需的化学元素。也许生命中的第一位祖先更奇特,它们甚至不需要水,但可以在氨或乙烷中生存,温度远低于0°C的液态状态。
在我们确认恒星和所有化学元素存在之前,它们可能在大环境留下的温暖中滋养数千万年。这个观点的真正魅力在于,尽管现在的宇宙是极其致命和敌对的,但那时的生活条件可能几乎无处不在。在一个可能持续数千万年的时代,原始生命可能出现在岩石之间甚至恒星之间-几十亿年后,它们将演变为细菌、三叶虫和恐龙,最终成为我们的起源。
在某个时刻,宇宙的温度下降到不适合生命繁殖的程度,但一些原始生命形式可能在第一个行星的内部温暖中继续存在,并在小行星或宇宙尘埃中进入休眠-这些小种子在宇宙中漂流,等待新的适合的环境继续进化。
如果是这样的话,今天的生命可能存在于宇宙的每一个角落。我们知道吗?这些构成了一个美丽的故事。尽管关于婴儿宇宙的生命和我们指数时钟的存在是合理的,但它们仍然是推测性的。这只是试图解释我们今天所知的另一种可能性。
然而,如果生命从外太空来到地球,它也应该在太阳系的其他地方播下生命的种子。也许我们可以在火星干涸的河床上找到化石。也许我们很快就能在恩塞拉德斯或欧罗巴温暖的地下海洋中发现生命。泰坦有乙烷、甲烷的海洋、河流和湖泊,以及9000万年前宇宙的温暖。
因此,如果我们在泰坦上发现了奇怪的生命形式,这可能支持了生命起源于婴儿宇宙的奇妙观点。迄今为止,当我们深入探索宇宙时,我们还没有看到像我们这样的生命。但也许这是因为生命需要超过100亿年的时间才能发展出生产技术物种所需的复杂性。也许微生物存在于数百万颗行星上,海洋中充满了奇怪的鱼类,奇怪的动物生活在陆地上。
也许存在像我们一样的生命形式。他们可能只是开始仰望天空,思考是否孤独。生命可能在无数不同的形式和各种宇宙环境中茁壮成长。如果我们中的许多人有共同的宇宙起源,那么我们将成为宇宙家庭的一部分。