如果外星人真的存在，它的構(gòu)造會(huì)是什么樣的呢？我們最好通過(guò)什么信息來(lái)告訴外星人地球生命的信息？一些科學(xué)家認(rèn)為，根據(jù)現(xiàn)有知識(shí)，物理規(guī)律在整個(gè)宇宙中都是一致的，因此，可能決定著我們生物學(xué)基礎(chǔ)的物理規(guī)律，在外星人身上同樣適用。而我們體內(nèi)的遺傳密碼，或許可以作為人類(lèi)和外星人相互理解的信息基礎(chǔ)。
撰文丨Daniel Oberhaus
翻譯丨謝汝雨
如果外星人來(lái)過(guò)地球并了解了地球生命，它們會(huì)驚訝于地球上有這么多物種，卻享有相同的遺傳物質(zhì)嗎？這一切對(duì)外星人來(lái)說(shuō)會(huì)不會(huì)過(guò)于熟悉？一些科學(xué)家認(rèn)為，在整個(gè)宇宙中，遺傳物質(zhì)的結(jié)構(gòu)是相同的。盡管在地外行星可能會(huì)產(chǎn)生地球上沒(méi)有的生命形式，但從根本上來(lái)說(shuō)，物種的多樣性仍然會(huì)受到遺傳機(jī)制的限制。
目前，我們只對(duì)一小部分的地球生命進(jìn)行了基因組測(cè)序，并且直到近些年才完成了人類(lèi)基因組測(cè)序。另外，科學(xué)家已經(jīng)成功地克隆了一些動(dòng)物。而如果地外文明從倫理上沒(méi)有克隆障礙的話，將人類(lèi)和其他物種的遺傳密碼發(fā)送給地外文明，將是讓它們了解地球生物的最有效方法。
從一開(kāi)始，我們就在地外傳輸信息中會(huì)提及我們的基因構(gòu)成。盡管2003年科學(xué)家已經(jīng)宣稱完成了人類(lèi)基因組測(cè)序，但其實(shí)該圖譜并沒(méi)有包括我們的每一個(gè)堿基，許多非編碼區(qū)序列就沒(méi)有顯示出來(lái)。不過(guò)，在1974年，波多黎各的阿雷西博射電望遠(yuǎn)鏡向太空發(fā)出的無(wú)線電信息“阿雷西博信息”（Arecibo message）中就包含了DNA雙螺旋結(jié)構(gòu)的粗略形狀。
阿雷西伯射電望遠(yuǎn)鏡
圖片來(lái)源：Arecibo Observatory
1999年，在兩條星際信息——“宇宙的呼喚”（Cosmic Calls）中就包含了構(gòu)成DNA的四種核苷酸的符號(hào)。然而，迄今為止，科學(xué)家只在一次星際無(wú)線通訊中編入了遺傳信息。
為了紀(jì)念阿雷西博信息發(fā)出35周年，喬·戴維斯（Joe Davis）來(lái)到波多黎各，描繪1,5-二磷酸核酮糖羧化酶（RuBisCO）分子大亞基的基因序列。RuBisCO是地球上最豐富的蛋白質(zhì)，并且在植物將大氣中二氧化碳轉(zhuǎn)化為高能分子的過(guò)程中起到重要作用。為了將這個(gè)遺傳信息編入信號(hào)中，戴維斯最初考慮用二進(jìn)制的2位ID（C=00, T=01, A=10, G=11）分別表示分子中的1434個(gè)核苷酸，從而創(chuàng)建一個(gè)表示RuBisCO分子的2868位序列。當(dāng)然，這樣做的問(wèn)題是，我們不像電影《外星人E.T.》里的小男孩埃利奧特（Elliott）那樣，能夠獲得足夠用于分析的信息。因此，任何接收到此消息的外星人都無(wú)法確定用于創(chuàng)建消息的編碼模式，對(duì)它們來(lái)說(shuō)，這實(shí)際上可能是一團(tuán)難以理解的數(shù)據(jù)。
不管怎樣，現(xiàn)實(shí)中是不太可能有外星人能收到戴維斯的信息，更別說(shuō)理解它了。何況，戴維斯選中的恒星目前都沒(méi)被證實(shí)有行星的跡象。另外，還有兩顆目標(biāo)恒星系中存在行星，但似乎也不可能維持生命存在：一顆是耀星GJ 83.1，會(huì)周期式爆發(fā)強(qiáng)輻射；另一顆是紅矮星蒂加登星（Teegarden’s star），這類(lèi)恒星被公認(rèn)為冷到無(wú)法維持生命存在，除非行星離蒂加登星足夠近，能夠被潮汐鎖定，而那樣的話，半個(gè)行星會(huì)處于極夜中。
考慮到戴維斯信息缺少背景和多余信息來(lái)糾正傳輸過(guò)程中產(chǎn)生的信息缺失。因此即使他選擇的星系中有外星人存在，它們能夠解讀該信息的可能性也很小。戴維斯首次提出，他的星際信息對(duì)地球人的意義比對(duì)外星人更大。但這種噱頭為向地外文明發(fā)送信息（messaging extraterrestrial intelligence，METI）指了一條明路。
在過(guò)去的十幾年里，生物學(xué)家為包括人類(lèi)在內(nèi)的數(shù)千個(gè)物種進(jìn)行了基因組測(cè)序。實(shí)際上，基因組是物種的“藍(lán)圖”，而我們只是剛開(kāi)始了解如何閱讀這些基因密碼。足夠先進(jìn)的外星人可能已經(jīng)發(fā)展出了基因工程技術(shù)，基因組已經(jīng)相當(dāng)于可執(zhí)行的電腦程序，使得外星人可以在它們自己的實(shí)驗(yàn)室重造人類(lèi)和其他地球生物。當(dāng)然這種現(xiàn)象發(fā)生的前提是，外星人和地球生命由同樣的遺傳物質(zhì)構(gòu)成的，而實(shí)際上，這個(gè)假設(shè)其實(shí)也沒(méi)有最初認(rèn)為的那么夸張。
某種程度上來(lái)說(shuō)，與血肉之身、幾乎沒(méi)有毛發(fā)覆蓋的人形外星人接觸，要比與有八只眼睛的頭足類(lèi)外星人接觸交流更令人不安。天體生物學(xué)家查爾斯·科克爾（Charles Cockell）指出，實(shí)驗(yàn)證據(jù)表明，生命體的某些特征是由物理規(guī)律所決定的。由此，我們有理由認(rèn)為“外星生命在所有的結(jié)構(gòu)層次，看起來(lái)可能都與地球上已知的生命出奇地相似”。
科克爾認(rèn)為，外星人可能和我們有相似的思維模式，因?yàn)樗鼈兒臀覀冏駨挠谙嗤幕疚锢硪?guī)律。這與認(rèn)知科學(xué)家先驅(qū)馬文·明斯基（Marvin Minsky）的觀點(diǎn)相類(lèi)似。明斯基認(rèn)為外星人會(huì)和我們用同樣的方式思考，因此人類(lèi)將能夠與它們交談。明斯基認(rèn)為，如果外星人面臨同樣的基本問(wèn)題（空間、時(shí)間和材料限制），并且它們解決問(wèn)題的方法由問(wèn)題的自然屬性決定，那么，外星人會(huì)找到與我們類(lèi)似的解決方法，即用符號(hào)系統(tǒng)代表這些問(wèn)題，并用計(jì)算處理過(guò)程來(lái)操縱這些符號(hào)系統(tǒng)，這一過(guò)程也可以被符號(hào)化地描述。
當(dāng)然，在生命的演化軌跡中，機(jī)遇也起了重要的作用，因此認(rèn)為演化完全由物理規(guī)律決定的這種想法，會(huì)過(guò)于輕率了。例如研究表明，6600萬(wàn)年前，小行星撞擊地球?qū)е氯驕囟润E降、恐龍大滅絕，而在這之后哺乳動(dòng)物開(kāi)始繁榮起來(lái)并改變了之后地球生命的演化歷史。盡管小行星撞擊地球的概率非常低，但它發(fā)生之后就改變了地球生命的演化軌跡，而如果從物理規(guī)律來(lái)判斷演化過(guò)程是絕不會(huì)預(yù)測(cè)到這一現(xiàn)象的。
考慮到地球上有細(xì)胞生命。我們希望在地外行星上找到細(xì)胞生物嗎？或者地外生物找到了有別于細(xì)胞生物的自組裝模式？
在20世紀(jì)80年代，生物學(xué)家大衛(wèi)·迪默（David Dreamer）從著名的默奇森隕石（Murchison meteorite）中提取了羧酸，來(lái)演示這些簡(jiǎn)單的分子加入水后，能自發(fā)地形成細(xì)胞膜。科克爾稱，該演示表明了細(xì)胞生命的組成部分“在太陽(yáng)系的富碳石塊中到處都是”。意味著任何的原始云團(tuán)中都有期望產(chǎn)生能形成細(xì)胞的分子，并預(yù)備將這些原始細(xì)胞材料傳播到任何等著大量降水的行星上去。后續(xù)試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)，隕石并非是形成細(xì)胞膜的唯一分子材料來(lái)源，這表明這種組織模式在宇宙中可能很普遍。
類(lèi)似的物理規(guī)律也限制了生物學(xué)上的許多基本可能性，例如DNA的結(jié)構(gòu)。DNA的特點(diǎn)之一就是它僅由四種核苷酸組成，分別是腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鳥(niǎo)嘌呤。這四種核苷酸遵循堿基互補(bǔ)配對(duì)原則兩兩配對(duì)：腺嘌呤和胸腺嘧啶配對(duì)，胞嘧啶和鳥(niǎo)嘌呤配對(duì)。只有四種核苷酸以及它們必須兩兩配對(duì)，這是演化的意外嗎？外星人的基因編碼有可能是由六種或更多種核苷酸組成的嗎？外星人的核苷酸有可能與組成地球生命DNA的四種核苷酸不同嗎？這些當(dāng)然都有可能，但是我們有充分的理由相信這種可能性不大。
引入更多的核苷酸，會(huì)導(dǎo)致體系中可獲得的遺傳信息量增大。這意味著，六核苷酸體系中較小分子能攜帶的信息與四核苷酸體系中較大分子相所攜帶的相當(dāng)。當(dāng)然其代價(jià)是，每當(dāng)體系中多加入一對(duì)堿基對(duì)，某個(gè)核苷酸所能配對(duì)另一種核苷酸比例就要相應(yīng)減少。
例如，在雙核苷酸體系中， 每個(gè)核苷酸能與一半的核苷酸配對(duì)；但是在四核苷酸體系中，每個(gè)核苷酸只能與四分之一的核苷酸配對(duì)，隨著核苷酸的數(shù)目增加，能配對(duì)的幾率也以此類(lèi)推。因此，科克爾認(rèn)為，當(dāng)核苷酸增多，就很難找到足夠不同的核苷酸堿基，以便在分子復(fù)制時(shí)容易區(qū)分它們，最終導(dǎo)致復(fù)制過(guò)程的錯(cuò)誤率提高。實(shí)際上，RNA的計(jì)算機(jī)模型表明，四核苷酸體系是最適當(dāng)?shù)捏w系。
在計(jì)算機(jī)模型中，研究者用合成核苷酸擴(kuò)大了基因編碼的堿基對(duì)數(shù)量，結(jié)果發(fā)現(xiàn)用這些合成堿基對(duì)代替正常堿基對(duì)，或是在正常體系中加入新的合成堿基對(duì)，都會(huì)使遺傳過(guò)程不穩(wěn)定。然而在嚴(yán)格的實(shí)驗(yàn)室條件下，將合成核苷酸加入到細(xì)菌這樣的生物體中，可以穩(wěn)定地?cái)U(kuò)充遺傳密碼。研究者還在用許多可能的堿基對(duì)在進(jìn)行試驗(yàn)，結(jié)果表明，RNA和DNA的四堿基對(duì)模式，最適合于遺傳物質(zhì)的復(fù)制，同時(shí)也最適于保持它們的結(jié)構(gòu)。
如果說(shuō)，大腦和整個(gè)認(rèn)知結(jié)構(gòu)都是為了生命的體驗(yàn)而優(yōu)化產(chǎn)生的，那么外星人會(huì)像我們一樣思考就不足為奇了。
翻譯來(lái)源：http://nautil.us/issue/80/aliens/do-we-share-dna-with-et
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