我們把外星生命衝進了下水道？衛報：定義什麼是生命很重要

今年有幾個任務正在尋找紅色星球上的生命。但是，如果我們發現了外星人，我們會認出他們嗎？

7月，美國（毅力號）和阿拉伯聯合大公國（希望號）以及中國（天問一號）向火星發射了三個無人飛行任務。中國和美國的任務有登陸器，可以尋找火星當前或過去的生命跡象。NASA還計劃將其「歐羅巴快船」探測器發送到木星的衛星「歐羅巴」，並將「蜻蜓」號機器人送至土星的衛星「泰坦」。這兩顆衛星被廣泛認為是我們太陽系中有前途的生命獵場（土星冰冷的衛星土衛二的地下海洋也是如此）。

與此同時，我們現在可以瞥見圍繞其他恆星運行的行星(系外行星)大氣層的化學組成，目前已知的系外行星有4000多個。一些人希望這些研究可以揭示可能的生命特徵。

但是，除非我們清楚地知道什麼是「生命」，否則這些搜索任務中的任何一個可以正常工作嗎？NASA下的非官方的工作定義是「一個能夠適應達爾文進化論的自我維持的化學系統」。劍橋大學的動物學家Arik Kershenbaum說：「NASA需要一個生命的定義，這樣它就知道如何建造探測器，以及在執行任務時使用什麼樣的儀器」。並不是每個人都認為它使用的是正確的。 NASA位於加利福尼亞的艾姆斯研究中心的天體生物學家林恩·羅斯柴爾德在《小熊維尼》的故事中看到了一個警示性的故事：小熊維尼和小豬在不知道烏鴉長什麼樣的情況下，想要去獵取一隻烏鴉，但是它們把自己的腳印錯當成了烏鴉的蹤跡。她說：「如果你不知道對方是什麼樣的，你就不能去尋找它」。

自從1976年NASA的兩艘「維京號」登陸火星以來，定義生命的問題就一直困擾著行星科學家。從那以後，漫遊者在火星平原上行駛了幾十英裡，但沒有發現生命的跡象。如果我們看到它，我們會知道嗎?

一些天體生物學家（研究其他星球生命可能性的科學家）認為我們的觀點過於狹隘。我們只知道一種生命：陸地生命。地球上所有的生物都是由適應水環境的細胞組成的，利用由蛋白質構成的分子機制，在DNA中編碼為基因。很少有科學家認為，如果存在外星生命，它會依賴同樣的化學物質。Kershenbaum說：「假定我們所熟悉的&39;，就是我們將在其他星球上發現的&39;，這是錯誤的。」例如，土衛六的表面對於液態水來說太冷了（零下179攝氏度），但2005年的惠更斯登陸任務揭示了另一類湖泊，它們是由汽油中的碳氫化合物（主要是甲烷和乙烷）構成的。

羅斯柴爾德認為，化學的普遍規律縮小了一些選擇。「我很難想像另一種不是基於碳的生命形式」，她說。因此，在設計尋找生命的行星任務時考慮到這一點是有意義的。作為生命的溶劑，水也「有很多優勢」。即使在土衛六的甲烷湖中發生了有趣的化學反應，它們也會因為寒冷的溫度而大大減慢。生命能以如此緩慢的速度進行嗎？帕薩迪納加州理工學院的行星科學家斯圖爾特·巴特利特對此持開放態度。他說:「泰坦的大氣中可能漂浮著一些有機體，它們實際上是靠喝汽油來維持生命的」。

長期以來，人們一直認為，任何有資格被稱為活著的實體，都具有不依賴於其精確化學成分的屬性。然而，要說出這些普遍的品質究竟是什麼，困難到令人感到沮喪。生命系統——甚至細菌——都是極其複雜的，由世代之間傳遞(在我們的例子中是通過基因)並創造組織的信息來維持。但這不是晶體般冰冷、死寂的順序，在晶體中原子以規則的模式堆積在一起。這更像是城市的動態秩序或雲的形成，科學家說這是「不平衡的」:它不斷地補充能量，不會陷入靜止狀態。

上世紀70年代，詹姆斯洛夫洛克參與設計維京登陸車時，曾建議尋找環境中的化學不平衡——也許只有生命才能在地質時間尺度上維持這種不平衡。但是「有序不平衡」的狀態也可以在非生命系統中找到，比如流動的液體，所以單憑這個標準並不能挑出生命。

巴特利特與西雅圖華盛頓大學的天體生物學家麥可黃合作，認為我們需要擺脫地球生命思維的束縛。他們建議引入一個更廣泛的範疇，稱為「lyfe」（以一種奇怪的西方鄉村風格發音為「loif」），而我們所知的生命只是其中的一種變體。「我們的提議試圖打破一些潛在的偏見，因為我們是這一個lyfe實例的一部分，」巴特利特說。

他們為lyfe提出了四個標準:

1.它利用環境中的能源，使其不致變得統一和不變。

2. 它呈指數增長(例如通過複製)。

3.它可以自我調節，在變化的環境中保持穩定。

4. 它學習和記憶有關環境的信息。達爾文的進化就是這種長時間學習的一個例子:基因保存了對特定環境的有益適應。

這兩位研究人員說，有一些「sublyfe」系統只滿足其中一些標準，也許還有「superlyfe」滿足其他條件：lyfe形式的能力超出我們的能力，可能會像我們對待覆雜但非生命的過程（如晶體生長）一樣看待我們。

巴特利特說:「我們希望這個定義能充分釋放我們的想像力，使我們不會錯過可能隱藏在眼前的lyfe。」他和黃認為，一些生物可能利用地球上尚未開發的能源，如磁場或動能（即運動的能量）。巴特利特說:「目前還沒有已知的生命形式直接利用動能進行新陳代謝」。

他們說，可能還有其他儲存信息的方式，而不是像DNA這樣的基因鏈。例如，科學家已經設計出使用二維合成分子陣列(如棋盤陣列或算盤)來存儲和處理信息的人工方法。巴特利特說lyfe和非lyfe之間的區別可能是模糊的:「alyve」可能是一個程度問題。畢竟，科學家們已經在爭論病毒是否是合格的生命——儘管沒有人懷疑它們破壞生命的能力。

他對Nasa工作定義中的觀點表示懷疑，即lyfe/生命只能在達爾文式進化中產生和發展。他說，即使是陸地生物，也可以不依賴達爾文的隨機突變機制以及選擇有利突變的資源競爭機制來塑造它們的行為。他說:「雖然達爾文的進化論當然會發生，但我認為它需要被擴展到生物知識的更大範圍內。」

亞利桑那州立大學的天體生物學家和物理學家薩拉·沃克對此表示贊同。她說：「可能有一些系統具有許多生命屬性，但從未跨過達爾文主義生命的門檻。」。

但是在Kershenbaum的新書《銀河系動物學家指南》中，他說，很難想像還有其他過程能產生出值得被認為是有生命的複雜化學系統，自然選擇進化遵循「我們知道的不僅適用於地球，而且適用於宇宙其他地方的明確原則」，他非常有信心這將推動外星行星上生命的多樣性。他認為，如果是這樣的話，我們可以對它的其他屬性做出合理的假設:例如，生命將會有一個像光合作用這樣的過程來從母星獲取能量。

這是一幅藝術家對土衛六上的液態烴海洋的印象，土衛六是我們太陽系中很有希望能尋找到生命的地方。圖片來源:NASA

巴特利特和黃還質疑，lyving的東西是否必須有清晰的物理邊界。畢竟，雖然我們可能認為我們是皮膚內部的一切，但我們依賴於我們體內的其他有機體：腸道中的細菌微生物群。一些哲學家認為，我們的思想超越了我們的大腦和身體，比如我們的技術設備。「我們認為lyfe是一個可能在整個行星尺度上發生的過程」，巴特利特說。沃克同意「生命過程的唯一自然邊界是行星」——這讓人想起拉夫洛克的蓋亞假說。

但是，羅斯柴爾德說，如果沒有分子成分的限制，生命系統的所有成分在環境中都會被稀釋掉，就像墨水滴在水中一樣。Kershenbaum說，如果進化論符合達爾文的理論，就需要分離的、有邊界的有機體，因為只有這樣，才會有別的東西與之競爭。

沃克認為，事實上巴特利特和黃在試圖從terracentrism中解放生命觀念方面做得還不夠。她說，他們關於lyfe的概念「是在現有定義的基礎上提出更廣泛的定義，從而解決了目前普遍存在的許多問題。」它仍然有許多相同的基本問題。我們不需要新的生命定義。我們需要的是新的理論，能夠揭示支配我們宇宙中生命物理學的基本原理。」

另一種擴大我們對生命可能是什麼的看法的可能性是，我們能夠在實驗室裡從零開始創造出與任何已知完全不同的生命系統。羅斯柴爾德說：「我們比你想像的更接近這個目標」。事實上，這可能已經發生了，我們沒有意識到，她半開玩笑地補充道。如果我們不知道我們在尋找什麼，一些研究人員可能已經創造了一種新的生命形式，並把它衝進水池。

最後，羅斯柴爾德說，也許我們不應該太確定生命是否符合任何自然定義。「我相信我們現在擁有的是生命的非自然定義，因為我們只有一個數據點。我想知道生命是否就是我們所定義的那樣。」

Kershenbaum說：「我們可能會發現一些非常奇怪和出乎意料的系統，以至於我們無法確定它們是否存在」。「但是，如果我們發現一些真正有趣和複雜的東西，不太符合生命的定義，那仍然是一個非常令人興奮的成就。我們不會因為它不符合我們的定義而忽略它！」