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“氨！氨！”一個(gè)在茫茫沙漠中爬行著找“水”喝的外星人在見到氨時(shí)興奮得大叫了起來。這是刊登在1962年的美國(guó)《紐約人》雜志上的一幅漫畫中的情景，意指：“水也許并非宇宙生命的唯一液體要素”。

不過，現(xiàn)在的生物教科書仍然堅(jiān)持水是生命唯一的液體要素。這并不奇怪，因?yàn)槠褚阎乃械厍蛏?，從低?jí)的細(xì)菌到高等的人類，無不依賴兩種基本的化學(xué)成分：碳和水。

碳，具有一種罕見的能力，能把各種基本元素黏合在一起，從而形成對(duì)生命意義重大的復(fù)雜分子，因此被譽(yù)為“生命的脊梁”。水，則是一種非常非常重要的介質(zhì)，一切復(fù)雜分子都浮游在水中，并在水中完成生命所需的種種基本的化學(xué)反應(yīng)，除水之外沒有其他任何液體能夠勝任這個(gè)工作。發(fā)往火星和金星的探測(cè)器強(qiáng)化了這種觀點(diǎn)——它們?cè)谶@兩顆星的貧瘠、干燥的表面沒有發(fā)現(xiàn)一滴水，更沒有發(fā)現(xiàn)傳說中的“小綠人”。

但是，最近由生物化學(xué)家、行星學(xué)家、遺傳學(xué)家等多領(lǐng)域科學(xué)家共同推出的一份報(bào)告，顛覆了長(zhǎng)期以來科學(xué)界對(duì)生命的“經(jīng)典思維”。該報(bào)告指出，水不一定是生命必不可缺的條件，生命有可能依賴其他液體如甲烷、乙烷、氨水等存活。該報(bào)告甚至還大膽猜測(cè)，外星生命可能不需要由碳而是由硅構(gòu)成，DNA也不一定非要由磷構(gòu)成，也許可以用砷代替?？傊?，外星生命無論是在構(gòu)成還是在外形方面，都可能與地球生命大相徑庭。

如此看來，我們無法排除這樣的可能性：在宇宙的某個(gè)或某些地方，一些奇怪的生物渴望著呷一口凍氨或甲烷液，來滋潤(rùn)自己干裂的嘴唇，就像本文開頭提及的那幅漫畫所描述的那樣。因此，有科學(xué)家呼吁：我們應(yīng)該換個(gè)思路尋找外星人。

①生活在甲烷海洋里？

乍一想，宇宙中其他地方的生命應(yīng)該跟地球上的生命很相像，因?yàn)樵谟钪娴娜魏蔚胤?，水、碳以及諸如蛋白質(zhì)和DNA這樣的特殊分子都是支撐生命的最佳選擇。的確，碳很適合為復(fù)雜的生物分子充當(dāng)“腳手架”。碳原子鏈與氧、氮、氫等其他元素結(jié)合，就構(gòu)成了生命的“脊梁大分子”，比如氨基酸、蛋白質(zhì)、DNA和復(fù)雜的多糖分子，其中多糖分子能夠貯存能量，并且有助于植物和昆蟲形成自己的硬質(zhì)結(jié)構(gòu)。

碳還是宇宙中僅次于氫、氦、氧的最常見的元素，所以最容易被生命得到和使用。在隕石中，人們發(fā)現(xiàn)了氨基酸和堿基之類的有機(jī)分子，其中氨基酸和堿基可以結(jié)合形成蛋白質(zhì)和DNA，而蛋白質(zhì)和DNA都是構(gòu)筑“生命大廈”的基石。實(shí)驗(yàn)室研究證實(shí)，這些關(guān)鍵性的分子能夠在從-80℃到-160℃的很寬的溫度范圍內(nèi)自發(fā)形成。如此看來，不管在宇宙的什么地方，生命出現(xiàn)的“基本的基本”是碳。

生命出現(xiàn)的第二個(gè)“基本的基本”是水（這也是科學(xué)家急于在其他行星上找到水的原因）。水具有太多了不起的特性。比如，水分子擅長(zhǎng)為其他分子輸送氫原子，而氫原子被這些分子作為催化劑，在諸如分解糖以獲取能量的生化反應(yīng)中使用。又如，在大氣壓力下，水能夠在很寬的溫度范圍內(nèi)保持液態(tài)，因此是一種絕佳的介質(zhì)，生物分子在水中可以自由漂浮，直至碰到一個(gè)可以與之發(fā)生反應(yīng)的分子。

不過，“卑微”之水最不同尋常的地方，是集很高的表面張力（水滴的表面是如此富有彈性）和極低的黏性（水流起來是如此順暢）于一身。觀察落在汽車擋風(fēng)玻璃上的雨滴，從它們比油滴快得多的流動(dòng)速度，你就容易理解水的這個(gè)特質(zhì)。正因?yàn)檫@個(gè)特質(zhì)，與其他任何液體相比，水都能更好地在蛋白質(zhì)這類瘦長(zhǎng)分子周圍形成支撐“籠”，從而幫助蛋白質(zhì)保持折疊，同時(shí)讓糖分子之類的小分子四處游動(dòng)，直到它們被消耗掉。毫無疑問，作為生命基本化學(xué)反應(yīng)的搖籃，水的確是十分驚人的。不過，有科學(xué)家認(rèn)為，地球生命如此依賴水只是一個(gè)特例，因?yàn)樗堑厍蛏衔ㄒ徽嬲渑娴囊后w，所以地球上的生物才學(xué)會(huì)了運(yùn)用水。他們說，如果在某一個(gè)更溫暖的行星上，硫酸海洋取代了地球上的水的海洋，誰能斷定那里的硫酸海洋就不能支撐生命？如果在另一個(gè)更寒冷的行星上，甲醇、氨甚至甲烷海洋取代了地球上的水的海洋，又有誰能斷言這些海洋中沒有游動(dòng)著的生命？按照他們的觀點(diǎn)，水之于生命，未必就是獨(dú)一無二、不可或缺的。

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吃硫酸者

外星生命或許并不依賴水，而是把硫酸甚至氫氟酸（氟化氫的水溶液）當(dāng)水喝。

硫酸和氫氟酸都“惡名昭著”，因?yàn)樗鼈兌际菑?qiáng)腐蝕劑，能一下子“燒”穿你的肌膚。不過，大多數(shù)地球人所不清楚的是，這一“灼燒”過程離不開水——正是水分子將蛋白質(zhì)撕成碎片，而酸本身只是催化了這一進(jìn)程而已。如此看來，硫酸和氫氟酸并不是天生的“惡棍”，假如沒有水這個(gè)“元兇”，它們就惡不起來。實(shí)際上，無水的硫酸或者氟化氫都是很溫和的溶劑。

有科學(xué)家推測(cè)，在金星大氣的硫酸云滴里可能生活著依賴酸生存的酸基微生物。它們最初可能出現(xiàn)在金星表面，當(dāng)時(shí)的金星還很年輕，比現(xiàn)在涼爽得多。后來，隨著金星被大大加熱，這些微生物不得不撤退到云中求生。在距離金星表面50千米的高空云層中，氣壓只有1個(gè)地球大氣壓，溫度也降至20℃~80℃，或許金星微生物就生活在這一高空云層及以上。

即使是在距離金星表面如此遠(yuǎn)的云層中，云滴的酸性也強(qiáng)到了跟電池酸性不相上下的程度?；蛟S你會(huì)說：在這種環(huán)境中怎么可能存在生命？事實(shí)上，在地球上至少已知一種細(xì)菌能生活在如此惡劣的強(qiáng)酸性環(huán)境——熾熱硫酸泉中。這種耐熱又耐酸的細(xì)菌之所以能夠存活，是因?yàn)樗鼈儼蚜蛩釗踉诹俗约旱募?xì)胞之外。不過，對(duì)于金星細(xì)菌來說，它們的細(xì)胞中應(yīng)該充滿純硫酸，所以它們的生存策略可能正好相反——把水擋在外面，把純硫酸保持在體內(nèi)，不然兩者相遇，后果不堪設(shè)想。

②飄飛在硫酸濃云中？

當(dāng)美國(guó)宇航局和歐洲太空局加緊在火星上尋找以水為基本要素（所謂“水基”）的與地球生物類似的生命時(shí)，已經(jīng)有證據(jù)表明，外星生命或許根本就不需要水。

現(xiàn)在，很多科學(xué)家都指出，水的特性其實(shí)并非獨(dú)一無二。我們知道，細(xì)胞需要進(jìn)行一系列重要的化學(xué)反應(yīng)以便消化養(yǎng)分，氫離子在這些反應(yīng)中起催化作用，而水則擔(dān)負(fù)著四處運(yùn)送氫離子的任務(wù)，水因此被認(rèn)為是“生命之液”。但是，科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，氫氟酸、硫酸、氨水甚至過氧化氫也能擔(dān)負(fù)同樣的責(zé)任。

酶是一種最基本的生物催化劑。直到幾十年前，科學(xué)家還堅(jiān)信酶不可能在非水介質(zhì)中工作，但現(xiàn)在他們驚奇地發(fā)現(xiàn)，在一定條件下，酶在乙烷等碳?xì)浠衔镆后w中照樣能正常工作。

根據(jù)這些新的發(fā)現(xiàn)，我們不妨大膽想象：火星貧瘠、干燥的土壤中或許生活著以過氧化氫為基礎(chǔ)的微生物（見相關(guān)鏈接：被誤殺的火星生命？），而在金星的濃云中則飄飛著以硫酸為基礎(chǔ)的“金星人”（見相關(guān)鏈接：吃硫酸者）。

在所有可能支持生命存在的液體中，最怪異的當(dāng)屬二氧化碳。在地球上，二氧化碳以氣態(tài)的形式存在。但是，在海王星和金星以及其他大小及條件與之相似的行星上，氣壓可以達(dá)到90倍地球大氣壓，二氧化碳可能壓縮成準(zhǔn)液態(tài)，化學(xué)家稱之為“超臨界狀態(tài)”。如果你跳進(jìn)一個(gè)盛滿超臨界二氧化碳的池子，你會(huì)感覺自己像是在空氣中飄飛，這是因?yàn)槌R界二氧化碳分子不像大多數(shù)液體分子那樣結(jié)合緊密。有人已經(jīng)在超臨

界二氧化碳中測(cè)試過酶，結(jié)果發(fā)現(xiàn)它在超臨界二氧化碳中的表現(xiàn)同在丙酮和乙醚中一樣好。

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生活在云中

在著名天文學(xué)家卡爾·薩根于1980年出版的《宇宙》一書中，他暗示木星大氣中可能存在渾身充滿氣體的生物，它們就像氫氣球一樣飄飛在木星大氣中。那么，基于氣泡而非水的生命究竟是否有可能存在呢？

新陳代謝依賴酶將一個(gè)分子轉(zhuǎn)變成另一個(gè)分子，消化食物吸取能量的原理就在于此。對(duì)地球生命來說，水最重要的功能之一就是提供一種介質(zhì)，使諸如糖和氨基酸之類的所有有機(jī)分子能夠在細(xì)胞內(nèi)輸送。這些分子可以在水中自由地漂移，從而允許酶抓住它們，完成各自的生物化學(xué)反應(yīng)，比如分解糖分子以釋放能量。但是，對(duì)于“氣泡生命”來說，氣體也有可能充當(dāng)這樣的介質(zhì)。諸如氨、甲醛或丙烷這樣的簡(jiǎn)單分子也許能夠在氣泡中飄飛，附著于氣泡內(nèi)表面的酶也能進(jìn)行新陳代謝，并從這些簡(jiǎn)單分子中抽取能量。

事實(shí)上，酶的確能在水汽狀態(tài)下催化有關(guān)的反應(yīng)?？茖W(xué)家發(fā)現(xiàn)，當(dāng)一些凍干的粉狀酶暴露在氣體狀態(tài)下的基質(zhì)分子中時(shí)，它們依然能夠正常工作。

當(dāng)然，關(guān)于氣態(tài)生命的猜想仍然面臨許多挑戰(zhàn)。細(xì)胞中的水可以傳輸包括糖、脂肪酸和RNA分子在內(nèi)的成百上千種有機(jī)分子，但“氣泡生命”（氣態(tài)生命）體內(nèi)的氣體卻只能傳輸諸如乙醇、甲醛或丙烷之類的最小的有機(jī)分子。所以，氣態(tài)生命只能擁有不太依賴大分子的簡(jiǎn)單新陳代謝機(jī)制。

被誤殺的火星生命？

1976年登陸火星的美國(guó)“海盜1號(hào)”和“海盜2號(hào)”飛船，是迄今為止唯一在其他行星上直接探測(cè)過生命跡象的人造飛行器。它們對(duì)生命跡象的探測(cè)結(jié)果被解釋為“否定”。但是，有不少科學(xué)家至今仍不相信這一結(jié)論。

“海盜”在火星表面進(jìn)行了多項(xiàng)生命探測(cè)實(shí)驗(yàn)，其中最重要的一項(xiàng)是“示蹤釋放”。所謂示蹤，就是利用放射性同位素使目標(biāo)原子或元素露出蹤跡。在這項(xiàng)實(shí)驗(yàn)中，“海盜”用氨基酸之類的簡(jiǎn)單養(yǎng)分孵化火星土壤，并用放射性同位素碳14來示蹤，即探察是否有包含這一同位素的氣體放出。假如有，就暗示微生物在利用這些養(yǎng)分進(jìn)行新陳代謝?！昂１I”的確探測(cè)到了一種氣體，很可能是二氧化碳、甲烷或一氧化碳。不過，其他的實(shí)驗(yàn)卻產(chǎn)生了相互沖突的結(jié)果。

“海盜”還進(jìn)行了一種應(yīng)該可以在土壤中探測(cè)出從糖到碳?xì)浠衔铩⒃俚骄凭膸缀跞魏斡袡C(jī)化合物的實(shí)驗(yàn)，假如這些化合物被探測(cè)到，就可能表明存在微生物?？上У氖?，“海盜”未探測(cè)到任何一種有機(jī)化合物?；鹦峭寥辣患訜峄蚣訚窈?，釋放出氧和二氧化碳，暗示火星土壤中包含與漂白劑的化學(xué)組成相似的高腐蝕性物質(zhì)。基于這些事實(shí)，美國(guó)宇航局當(dāng)時(shí)宣布：火星土壤中不存在生命。

但是，示蹤實(shí)驗(yàn)的設(shè)計(jì)者勒文堅(jiān)持說，實(shí)驗(yàn)結(jié)果應(yīng)該是發(fā)現(xiàn)了火星生命。在控制性示蹤釋放實(shí)驗(yàn)中，火星土壤在被孵化前加熱過，結(jié)果沒有氣體釋出。勒文說，這暗指加熱有可能殺死了土壤樣本中任何可能存在的火星微生物。只需加熱至51℃，微生物就會(huì)全部殺光，加熱至46℃即可殺死大部分。遺憾的是，同樣的實(shí)驗(yàn)在“海盜”任務(wù)之后再未重復(fù)過。勒文指出：宇航局怎么能如此草率地下結(jié)論呢？

其他學(xué)者則指出了“海盜”為何沒能認(rèn)出火星生命的原因——火星微生物是以過氧化氫和水為基礎(chǔ)的。他們猜測(cè)，火星早期曾出現(xiàn)過水基生命，但隨著火星變冷，微生物開始將過氧化氫添加到自己的細(xì)胞中，因?yàn)檫^氧化氫能降低微生物的結(jié)冰點(diǎn)，幫助它們從大氣中吸收水分，從而有助于它們?cè)跍囟冉抵?℃下后依然能夠存活于火星表面附近。

假如“海盜”進(jìn)行的示蹤釋放實(shí)驗(yàn)加濕或加熱了這些火星微生物，它們體內(nèi)的過氧化氫就會(huì)變成水和氫。這就很好地解釋了“海盜”的探測(cè)結(jié)果：當(dāng)加熱這些火星微生物時(shí)，它們發(fā)生爆炸，體內(nèi)的過氧化氫氧化了細(xì)胞中的所有有機(jī)成分。如果真是這樣，“海盜”哪有可能發(fā)現(xiàn)生命跡象？

2008年，美國(guó)的“鳳凰3”探測(cè)器將抵達(dá)火星，屆時(shí)科學(xué)家將通過測(cè)試證明他們的上述猜想。

③不一樣的DNA？

水作為合適的溶劑，只是生命故事中的一部分。制造并運(yùn)轉(zhuǎn)一個(gè)有機(jī)體，還需要大量的信息，而為這些信息解碼的是脫氧核糖核酸（DNA），至少在地球上是這樣。在地球上，除一些病毒外，其他生物都使用DNA來解碼生命的信息。那么，有沒有其他什么能夠替代DNA？就算地球上沒有，其他星球上呢？

DNA由雙鏈組成，形狀像糾結(jié)的梯子。每一個(gè)“梯級(jí)”都由一對(duì)叫做“堿基”的分子構(gòu)成，這些堿基其實(shí)就是為基因解碼的那部分DNA。一共有四種堿基，分別簡(jiǎn)稱G、A、C和T，它們組成了每一組基因密碼的基本“字母表”?！疤菁?jí)”的支柱則由連接著帶電磷酯的去氧核糖組成。

生物學(xué)家一直在改變DNA分子的不同部分，由此探索DNA結(jié)構(gòu)中的哪些部分對(duì)DNA正常工作起決定性作用。他們發(fā)現(xiàn)，DNA分子的不少部分都可以被改變而不至于導(dǎo)致DNA分子的土崩瓦解。例如，去氧核糖可以用另一種糖——蘇丁糖替換，堿基也可以用其他分子替換。當(dāng)然，并非所有替換都行得通。如果用未帶電物替換帶電磷酯，立馬會(huì)引發(fā)災(zāi)難——DNA鏈變得不穩(wěn)定，繼而坍塌成球狀，最后像啤酒罐中的酒糟一樣落向?qū)嶒?yàn)溶液的底部。

過去，科學(xué)家一直不清楚帶電磷酯的作用是什么：它們是否只是進(jìn)化過程的一種累贅產(chǎn)物？現(xiàn)在則已經(jīng)搞清楚了：它們實(shí)際上發(fā)揮著重大的作用。磷酯所帶的電荷讓一系列水分子沿著DNA鏈排列，從而保持DNA硬挺。假如沒有磷酯，DNA就很容易卷成球狀。這無疑是水對(duì)我們已知生命具有關(guān)鍵性作用的又一證明。不過，假如外星生命的DNA不是基于水，而是基于氨或甲烷，情況會(huì)怎樣呢？它們一定需要某些不同的結(jié)構(gòu)來避免自己卷繞成球狀。那會(huì)是什么樣的結(jié)構(gòu)呢——帶電磷酯或許會(huì)被碳?xì)浠衔锘虮椒肿拥瑞ば愿蟮姆肿铀娲?/font>

④只是些微生物？

有科學(xué)家認(rèn)為，生命無論存在于宇宙的什么地方，其基本的基因遺傳原理是一樣的?；蛟S外星生命在某些方面會(huì)跟地球生命有所不同，但兩者最基本的體系應(yīng)該是一致的，這種現(xiàn)象叫“趨同”。所謂“趨同”是指：在生命剛開始起源之際，許多種類的生物化學(xué)物質(zhì)同時(shí)存在；隨著時(shí)間推移，進(jìn)化過程總會(huì)選擇最有效的物質(zhì)，最終結(jié)果是，在不同的行星上，生命的形式變化是有限的；哪怕最終發(fā)現(xiàn)了基于不同化學(xué)物質(zhì)（比如硅，在93種天然形成的元素中，似乎只有硅最有可能取代碳成為生命的“腳手架”。見相關(guān)鏈接：“硅人”來了）的外星生命，它們的模樣恐怕和地球上的生物也沒多大的不同。

更多的科學(xué)家則認(rèn)為，如果最終找到了外星生物，它們也不過是些微生物而已。他們相信，當(dāng)外星生命進(jìn)化到斑馬或南非土豚這樣復(fù)雜的階段時(shí)，它們和地球生命的相似程度將會(huì)更高。從地球上的情況看，復(fù)雜的生命必然具有神經(jīng)系統(tǒng)，而神經(jīng)系統(tǒng)則離不開氧，這是因?yàn)榻M成神經(jīng)系統(tǒng)的基本單元——神經(jīng)元對(duì)能量的消耗尤其多。盡管地球上有些微生物的生存無需依賴氧，而是依賴二氧化碳或鐵礦物質(zhì)，但這些無氧策略的效率很低——每個(gè)分子所產(chǎn)生的能量連氧分子的一半都不到，甚至低至5%?？茖W(xué)家猜想，擁有脊椎動(dòng)物的外星世界很可能也需要像地球這樣的富氧大氣層，同時(shí)也離不開溫暖的氣候，因?yàn)檫@些都是脊椎動(dòng)物進(jìn)行快速新陳代謝所必不可少的條件?？墒?，既有富氧大氣層，又有溫暖的環(huán)境，那不也就可能有水了嗎？