原文：https://www.quantamagazine.org/arik-kershenbaum-on-why-alien-life-may-be-like-life-on-earth-20210318/

在劍橋大學(xué)動(dòng)物學(xué)系的介紹頁(yè)面，阿里克·克森鮑姆列出了自己的幾個(gè)研究方向：“狼和其它犬類”、“海豚和鯨魚”——以及”外星生物”。雖然科學(xué)家們還未發(fā)現(xiàn)可供研究的外星生物，但克森鮑姆說，我們?nèi)钥蓪?duì)這些未知生物作出一些合理的論斷。而在這些論斷中，最重要的是這一條：它們也具有演化進(jìn)程。

“動(dòng)物為什么會(huì)做這些事而不是別的事，為什么它們是這個(gè)樣子而不是別的樣子，這些問題都要從生物演化談起，”克森鮑姆主張，如同引力，演化也是自然的基本定律之一，對(duì)動(dòng)植物的研究也同時(shí)為我們提供了一些關(guān)于地外宜居世界的有用信息?？松U姆的觀點(diǎn)源于生物學(xué)中的“趨同演化”——在面臨相似的環(huán)境壓力時(shí)，不同世系的生物體會(huì)表現(xiàn)出相似的適應(yīng)行為。在克森鮑姆的新書《星系動(dòng)物學(xué)指南》中，他結(jié)合不同動(dòng)物的適應(yīng)方式以及自己的專業(yè)研究，為我們?cè)敿?xì)闡述了這個(gè)觀點(diǎn)。

《量子雜志》最近通過視頻采訪了克森鮑姆，以下內(nèi)容有適當(dāng)?shù)木庉嬇c簡(jiǎn)化。

Q(uanta Magazine)：作為一個(gè)研究地球生物的動(dòng)物學(xué)家，是什么促使你去寫一本關(guān)于外星生物的書呢？

A(rik Kershenbaum)：當(dāng)動(dòng)物學(xué)家研究地球生命時(shí)，他們是在研究生命的機(jī)制及其發(fā)展歷程。在地球上，演化理論廣泛適用于各種不同的生命形式，那么我們就不免作出推想：或許演化理論也適用在宇宙的其它地方。這樣看來，對(duì)外星生命的思考只是我關(guān)于地球動(dòng)物研究的擴(kuò)展罷了。假如我們發(fā)現(xiàn)了一座無人荒島，那么，為了探究其中的生命，我們就需要借助從其他區(qū)域獲得的生物演化知識(shí)，然后逐漸構(gòu)造出一個(gè)合理的解釋；而假如這個(gè)島嶼位于另一星球，我相信這個(gè)探索過程也是類似的：我們需要對(duì)這些生物的外形、行為以及演化作出猜測(cè)與解釋。

Q：你說自然選擇——演化背后的關(guān)鍵機(jī)制——是必然的，并且它適用于整個(gè)宇宙。為什么你對(duì)這個(gè)觀點(diǎn)這么自信？

沒有任何星球會(huì)憑空冒出復(fù)雜的生命體，它們必然是從相對(duì)簡(jiǎn)單的形式開始的?；蛟S它們一直維持在這種簡(jiǎn)單的形式，這是有可能的，或許甚至在大多數(shù)宜居星球上都是這種情況。但假如生命最終達(dá)到了某種復(fù)雜的形式，這些復(fù)雜性唯一能夠累加的方式，就是變異、對(duì)變異的選擇或拋棄——而這正是經(jīng)由自然選擇的演化過程。

Q：你在書中提到的關(guān)鍵理論是“趨同演化”，什么是“趨同演化”，它為什么如此重要？

假如你看到兩種不同動(dòng)物有著共同特征——比如羽毛——你或許會(huì)認(rèn)為它們由一個(gè)共同祖先演化而來：就像是帶羽毛的恐龍與鳥類的關(guān)系一樣。這是普通的演化，就像兒童會(huì)繼承父母的某些特征。

但有時(shí)你會(huì)發(fā)現(xiàn)，某些有相似特征的動(dòng)物似乎不太可能是共同祖先的后代。比如說鳥類和蝙蝠都有翅膀，但它們的共同祖先是將近3億年前的類似蜥蜴的某種生物，它生活的年代要比恐龍?jiān)绲枚唷＿@個(gè)祖先肯定沒有翅膀，況且這個(gè)祖先的大部分后代，比如大象和鱷魚(幸好)也沒翅膀。所以這些翅膀肯定是不同后代獨(dú)立演化出來的特征。

像翅膀這種特征，顯而易見，它是因?yàn)閷?shí)用性而被選擇的。但有時(shí)候，兩種生物之間的相似之處多到我們難以相信它們是完全不相關(guān)的物種，比如說不久前才滅絕的袋狼，看到它的外形，你很容易會(huì)以為它是犬科的某個(gè)特殊品系，但事實(shí)上它與袋鼠的關(guān)系要更近一些。袋狼的生活方式類似于土狼，所以它的許多特征也趨向于土狼。

Q：你的意思是，當(dāng)兩種生物處于類似的環(huán)境壓力時(shí)，它們很有可能會(huì)表現(xiàn)出類似的適應(yīng)策略。為什么你認(rèn)為這個(gè)論斷也適用于宇宙的其它地方呢？

讓我們考慮一下最廣為人知的趨同演化——“飛行”。假如你生活在一個(gè)有大氣層的星球，甚至還有海洋(其中也許不是水而是其它的什么液體)，而當(dāng)你想從星球中的一處出發(fā)，穿過這片液態(tài)海洋到達(dá)另一處時(shí)，方法就非常有限：要么跳過去、要么游過去，要么就——靠翅膀飛過去。這三種就是穿過一片液態(tài)介質(zhì)的所有方法了。

在地球上，鳥類、蝙蝠、翼龍和昆蟲各自獨(dú)立演化出了飛行這一技能，而這幾種生物都是依靠翅膀飛行。但顯而易見，地球作為演化的共同場(chǎng)所不是它們有翅膀的原因，有利于飛行才是它們演化出翅膀的原因。所以，我們可以自信地說，這些約束條件(比如液體障礙)是演化出某種特性的原因，并且這種約束應(yīng)該廣泛的適用于整個(gè)宇宙。

Q：那么這種觀點(diǎn)可以為我們提供多大程度的理解呢？正如你所說的，生物體飛行需要借助翅膀，但翅膀也分為許多種類，比如蜜蜂、麻雀和蝙蝠之間的翅膀就完全不同。

是的，蝙蝠和蜜蜂的翅膀不同，但這種不同只是細(xì)節(jié)上的不同，而非原則上的不同。我們可以把這兩種翅膀都概況為由一個(gè)固定結(jié)構(gòu)所支撐的膜，而它們所提供的升力都來自于氣流對(duì)膜的作用。事實(shí)上，這兩種翅膀間最大的差別來自它們的使用方法。像蝙蝠那樣扇動(dòng)翅膀并不能為小型昆蟲提供足夠的升力，它們需要以極高的速率拍打翅膀(嗡嗡嗡)，以至于在前行與后退時(shí)都產(chǎn)生升力，這是蝙蝠和鳥類做不到的。

所以，不要被地球物種的多樣性遮蔽了雙眼，事實(shí)上我們可以對(duì)自己的預(yù)測(cè)抱有更多自信。因?yàn)槲覀兛梢郧宄乜闯?，這些演化成果與約束條件之間的緊密關(guān)聯(lián)。不錯(cuò)，鳥類與蝙蝠有不同的翅膀，但這些翅膀都實(shí)現(xiàn)了同一個(gè)目標(biāo)——利用空氣動(dòng)力學(xué)飛行——而它們的差異則是來自于各自所受的物理限制(身體結(jié)構(gòu))。

演化歷史的巧合(甚至是宇宙尺度上的巧合)也會(huì)對(duì)動(dòng)物外形產(chǎn)生影響。我們有四肢，是因?yàn)?億年前上岸的祖先有四個(gè)魚鰭，假如歷史有所不同，今天的我們或許就有6條甚至8條肢體。地球與其它星球上的生物外形肯定會(huì)有所差別，但與此同時(shí)，我們所受的環(huán)境約束為演化留出非常少的自由發(fā)揮空間，所以這種差異不會(huì)大到無法想象的地步。

Q：著名的演化理論家史蒂芬·古爾德曾經(jīng)提出“生命倒帶重放”的觀點(diǎn)，他認(rèn)為假如給生命一個(gè)重新演化的機(jī)會(huì)，結(jié)果將會(huì)有所不同，比如有可能“智人”這一物種就不再存在了。而你的上述說法似乎表明，即使我們無法得到某個(gè)確定的結(jié)果，但可以肯定某種形式的“創(chuàng)新”會(huì)一次次的重復(fù)出現(xiàn)？

完全正確，古爾德和劍橋大學(xué)的莫里斯曾有過爭(zhēng)論：生命倒帶重放的結(jié)果是完全不同，還是完全一致？但很顯然，正確的答案應(yīng)當(dāng)是：結(jié)果將會(huì)有所不同，但基本一致。那些保持一致的東西就是受到物理法則或是演化規(guī)律限制的東西。

演化過程受到數(shù)學(xué)規(guī)則的約束。我在書中探討了社會(huì)性的演化，社會(huì)性源于演化規(guī)律的特性，它與物理法則的關(guān)系不大。這類事物是演化后果，但同時(shí)也作為其它過程的約束條件。無論你為生命倒帶多少次，約束條件一直都在。

Q：是什么約束或是壓力促使地球生物中社會(huì)性的演化，以及我們?nèi)绾纹谕@種演化也會(huì)發(fā)生在其它地方？

生物之間的交流合作在地球上非常普遍，這些行為粗看起來或許有些奇特，為什么兩個(gè)獨(dú)立的有機(jī)體會(huì)合作呢？但在仔細(xì)思考后，我們就能明白，生物之所以相互合作，是因?yàn)樗鼈兡軓倪@種行為中獲得益處。

這種獲益規(guī)則能夠套用在任何星球的生物上，其它星球的生物完全可能因?yàn)榛セ莸脑蚨嗷ズ献鳌５覀円仓?，地球上的大多?shù)社會(huì)關(guān)系都是基于血緣的相關(guān)。我們喂養(yǎng)孩子，幫助父母，與兄弟姐妹交往，所有這些都寫在了進(jìn)化論的基礎(chǔ)之中。我們的性格和行為經(jīng)由基因一代代傳遞，而假如基因使我們樂于與親屬合作，我們就能從中獲益，而與此相關(guān)的基因也越有可能傳遞給下一代。

但其中的問題在于，我們不清楚外星生物是否也有某種類似基因的東西，或許基于基因的社會(huì)性并不像其它生物約束那么普遍。假如外星生物間的(親緣)關(guān)系是完全不同的，那么他們間的社會(huì)行為也將會(huì)是完全不同的。

Q：你此前的大多數(shù)工作都集中在動(dòng)物交流方面，研究對(duì)象是狼、海豚這類動(dòng)物，這些工作對(duì)你的想法有哪些幫助？我們是否可以從地球動(dòng)物出發(fā)，總結(jié)出某種特定的規(guī)律，并將此應(yīng)用于外星生物(不論它們智能與否)呢？

有時(shí)，不同動(dòng)物間的相似之處非常明顯。當(dāng)我結(jié)束海豚的研究項(xiàng)目，轉(zhuǎn)而研究狼群交流的時(shí)候，這種熟悉感就時(shí)常伴隨著我。

使用一種數(shù)學(xué)上稱為“時(shí)頻譜”變換把這兩種動(dòng)物的聲音可視化，你就會(huì)注意到，除去尺度不同(海豚的叫聲頻率更高，波長(zhǎng)更短)，它們幾乎是一致的。當(dāng)我把一段海豚的叫聲減慢，它聽起來就像是狼的叫聲！這是兩種完全不同的聲音，但它們卻有類似的底層結(jié)構(gòu)，為什么？

嗯，答案并不難找。狼與海豚的叫聲都是為了在一個(gè)不確定的環(huán)境中進(jìn)行長(zhǎng)距離的信息傳達(dá)，而使用不同的音調(diào)是保持信息完整性的有效方法。同樣的事情會(huì)發(fā)生在其它星球上嗎？我覺得非常有可能。

Q：那么語言呢？智慧外星生物也會(huì)需要這種能力嗎？

假設(shè)你所說的這種智慧生物有能力建造一架宇宙飛船或是射電望遠(yuǎn)鏡——某種極其復(fù)雜的工程。為了完成這種項(xiàng)目，他們就需要有與其他個(gè)體交流合作的能力。他們將會(huì)需要一種交流系統(tǒng)，以此來傳達(dá)足夠多的概念性內(nèi)容，并且這個(gè)系統(tǒng)的靈活性必須足夠高，甚至它幾乎需要有無窮的靈活性，嗯，以上就是對(duì)于語言的定義。

人類語言足夠復(fù)雜，但也沒有達(dá)到過于復(fù)雜的地步。在人類或是動(dòng)物的交流中，我們可以看到處于復(fù)雜與簡(jiǎn)單之間的平衡。在搜尋地外文明計(jì)劃(SETI)中，最有希望的項(xiàng)目是對(duì)地外信號(hào)中語言線索的統(tǒng)計(jì)分析，因?yàn)樗坪鹾芸赡苡幸恍╊愃七@樣的限制因素(比如對(duì)概念的傳達(dá)、復(fù)雜與簡(jiǎn)易的平衡)在宇宙各處的智能交流中發(fā)揮作用。

Q：你在書里寫道：“哲學(xué)始于驚奇，藝術(shù)源于社交，文學(xué)來自閑談。所有這些幾乎都無可避免的從我們，或是從與我們有類似技能的外星生物那里產(chǎn)生?！边@聽起來似乎假定了外星生物與人類非常相似。

或許大部分宜居星球都處于維持簡(jiǎn)單生命體的狀態(tài)。我們假設(shè)在某個(gè)星球上居住有我們能夠稱之為智慧生物的東西，沒有生物單純會(huì)因?yàn)橹腔凼莻€(gè)“很酷”的特性而演化出智慧的，它們的祖先必定從這種智慧中獲得了某種益處。如果這種生物達(dá)到了能夠制造射電望遠(yuǎn)鏡的階段，那么顯然他們就已經(jīng)通過了從好奇心中獲益、從交流中獲益的階段。

Q：可是似乎很難想象哲學(xué)或是藝術(shù)能給智慧生物帶來哪些生存優(yōu)勢(shì)。認(rèn)知語言學(xué)家史蒂芬·平克曾有個(gè)出名的論斷，他認(rèn)為音樂源于一次意外，音樂自身并沒有任何生存優(yōu)勢(shì)。那么，我們是否有可能發(fā)現(xiàn)這么一種外星生物，他們擁有高科技的東西——像是火箭和望遠(yuǎn)鏡——但卻沒有發(fā)展出哲學(xué)、藝術(shù)或是文學(xué)？

有可能，但可能性不大。那些我們視為理所應(yīng)當(dāng)?shù)奶攸c(diǎn)——比如好奇、交流、語言——它們不是以建造射電望遠(yuǎn)鏡為目的而演化出來的。這些特征的演化是為了支持我們的社會(huì)性，早在利用它們撰寫科學(xué)論文之前，我們的祖先曾圍著篝火唱歌跳舞，講述故事傳說。

思考一種拋棄了——甚至完全沒有發(fā)展出——哲學(xué)與藝術(shù)的文明是種誘人的體驗(yàn)。但要知道，這種智慧生物也是從無科技的物種演化而來的，而假如它們最終達(dá)成了我們?nèi)缃袼鶕碛械目萍妓?，那它們必然也?jīng)歷了人類經(jīng)歷的所有階段：比如族群之間的互動(dòng)，信息與觀點(diǎn)的交流等等?？萍嘉窗l(fā)展的外星文明也會(huì)唱歌、跳舞、講述故事，因?yàn)檫@些行為都導(dǎo)向相同的目的。

Q：許多科學(xué)家對(duì)基于趨同演化的論證保持懷疑態(tài)度，尤其是考慮到智能這種特性時(shí)。我們看到，人類、海豚和章魚各自具有某種程度的智能，但回溯歷史，這三類物種在數(shù)億年前都有一個(gè)共同的祖先。你如何回應(yīng)這種看法？

我們考慮一下人類和章魚，兩者的共同祖先生活在大約8億年前，這個(gè)祖先長(zhǎng)相類似一個(gè)小史萊姆，而這個(gè)史萊姆的后代幾乎包含如今地球上的所有的動(dòng)物。然而，為什么這所有生物當(dāng)中，擁有智慧的卻寥寥無幾呢？

答案在于，人和章魚的智慧是各自獨(dú)立演化出來的，智慧并非遺傳自祖先。共同的祖先演化出鳥類和蝙蝠，但這個(gè)祖先的后代不全是能夠飛行的，它們中的許多都沒有翅膀，翅膀源于后代獨(dú)立的演化。只因我們有共同祖先，就把我們所擁有的特性歸于這個(gè)祖先，這是不對(duì)的。

Q：如你所見，搜尋地外文明計(jì)劃如今已逐漸被認(rèn)可為天文學(xué)的一個(gè)分支，并且我們也在嘗試?yán)脵C(jī)器控制的宇宙飛船探索太陽系，從火星上，甚至從像土衛(wèi)二這種衛(wèi)星上探尋生命的痕跡。那么，你所從事的研究能夠?yàn)檫@些搜尋地外生命的活動(dòng)——無論是簡(jiǎn)單生命還是智慧生命——提供哪些啟發(fā)呢？

到現(xiàn)在為止，我的研究還未派上用場(chǎng)，因?yàn)槲覀冞€處在尋找外星生命活動(dòng)場(chǎng)所的路上。而一旦我們找到了這類環(huán)境，我們就要開始思考它們的演化軌跡了。

舉個(gè)例子，你或許還記得在金星上發(fā)現(xiàn)磷化氫的新聞，讓我們假設(shè)這個(gè)發(fā)現(xiàn)是真實(shí)的，并且它的確是生命的痕跡。那么我們的后續(xù)疑問就是：這種生命是如何演化的？假設(shè)我們?cè)诮鹦谴髿獾倪m宜溫區(qū)找到了這種漂浮狀態(tài)的微生物，那么它們是如何到達(dá)這個(gè)區(qū)域的？它們是如何演化出生命的復(fù)雜性的？我們或許很快就能發(fā)展出遠(yuǎn)程探測(cè)其它星球生命跡象的技術(shù)，可是，僅僅探測(cè)到生命跡象并不能回答有關(guān)它們生存環(huán)境的任何疑問，無法得知它們?nèi)绾伟l(fā)展至此，以及如何與星球上的其它生物和非生物環(huán)境互動(dòng)。更重要的是，探測(cè)本身無法告訴我們這些生物的演化過程。這是地外生物學(xué)家需要開始思考的東西。