微生物可以與外星物種交流嗎？

(資料圖片)

在地球上看到的日出。（圖源：NASA）

在宇宙中，人類是孤獨的嗎？自1959年以來，著名的搜尋地外文明計劃（又名鳳凰計劃）一直試圖回答這個問題。天文學(xué)家卡爾·薩根等人認(rèn)為，其他類似人類的文明一定存在，并且我們可以與他們交流。但懷疑者并不相信，他們認(rèn)為這種觀點缺乏證據(jù)，表明極為地外文明極為罕見。

但如果其他類似人類的文明不太可能存在，是否存在比我們更適合在宇宙中存在的其他生命形式？這些生命形式，例如非人類的地外文明生物，是否有可能相互交流？我們發(fā)表在 Biosystems 上的新研究表明這是可能的。微生物，例如細(xì)菌，可能是宇宙生命的統(tǒng)治者——它們比我們想象的要聰明得多。事實上，我們展示了微生物如何在沒有人為干預(yù)的情況下模仿SETI程序。

要了解微生物，我們首先需要放下“人類中心”的偏見。雖然我們中的許多人將微生物視為導(dǎo)致疾病的單細(xì)胞生物，但現(xiàn)實情況卻有所不同。微生物是松散構(gòu)成的多細(xì)胞實體。例如，細(xì)菌是以由數(shù)十億成員組成的社會，能夠“思考”和決策的群體。

典型的細(xì)菌群落是一種控制論實體——一個解決環(huán)境問題的“超級大腦”。更重要的是，地球上的所有細(xì)菌菌落都相互連接成一個被稱為“細(xì)菌圈”的全球細(xì)菌超系統(tǒng)。過去的 30 億年里，這個遺傳信息的“萬維網(wǎng)”一直在調(diào)節(jié)地球上有機(jī)元素的流動，它們運用的方式遠(yuǎn)超出人類的能力范圍。例如，它們循環(huán)碳、氮和硫等重要的營養(yǎng)素。

即使在今天，細(xì)菌仍然是地球上最重要的生物。把細(xì)菌帶離生物圈，生態(tài)系統(tǒng)將會逐漸崩潰。因此，細(xì)菌可能比我們更適合宇宙旅行和交流。最近的一項研究發(fā)現(xiàn)，陸地細(xì)菌可以在太空中存活至少三年甚至更長時間。除此之外，細(xì)菌可以以休眠狀態(tài)存在數(shù)百萬年，很明顯微生物由很強(qiáng)的適應(yīng)能力。

事實上，各種版本的胚種廣布假說都支持這一觀點。它們認(rèn)為，微生物生命存在，并在整個宇宙中傳播。最近研究得出的數(shù)學(xué)模型推算得出，微生物不僅可能在我們的太陽系中旅行，甚至還可能漫步在整個銀河系種，從而支持了這一點。

微生物探索地外文明

微生物探索地外文明計劃如何發(fā)揮作用？我們相信細(xì)菌圈可能會復(fù)制人類探索地外文明計劃的已知所有步驟。人類探索地外文明的第一步是讀取宇宙尺度信息的能力。例如，使用射電望遠(yuǎn)鏡，我們可以分析遙遠(yuǎn)的宜居行星。第二步是發(fā)展技術(shù)和知識，評估宜居行星是否存在生命。第三步是向外星智慧生物宣傳我們在地球上的存在，并在他們對初始信??號做出反應(yīng)后嘗試與他們聯(lián)系。

我們的微生物探索地外文明計劃版本如下圖所示。微生物讀取宇宙尺度信息的能力有限。例如，藍(lán)藻可以通過接收可見光的方式，讀取來自太陽的電磁光譜部分（步驟一）。這種生物現(xiàn)象稱為向光性，例如，當(dāng)植物轉(zhuǎn)向或遠(yuǎn)離太陽或其他光源時會發(fā)生這種現(xiàn)象。

微生物探索地外文明

（圖源：microbial seti）

第二步對于地球上生命的發(fā)展至關(guān)重要。藍(lán)藻以光合作用的形式開發(fā)了一種生物技術(shù)，將水、陽光和二氧化碳轉(zhuǎn)化為氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)。在漫長的進(jìn)化過程中，這顆死去的星球變成了一個活的星球，或形成了細(xì)菌圈。微生物生命隨后變得更加復(fù)雜，在過去的 6 億年中創(chuàng)造了植物和動物。然而，細(xì)菌仍然是地球上最主要的生命形式。光合作用作為一種細(xì)菌技術(shù)，一直為地球上的生命提供生命活動的“燃料”。

第三步是關(guān)于化學(xué)性質(zhì)相似的微生物之間的吸引力和交流。如果外星微生物與地球上的微生物有相同的基于碳的化學(xué)物質(zhì)和新陳代謝方式，包括 DNA、蛋白質(zhì)和其他生物分子，它們應(yīng)該能夠無縫地融入地球的細(xì)菌圈。相反的過程也是可能發(fā)生的。來自地球的微生物可以通過小行星進(jìn)入太空，并在宇宙的其他地方播種生命?；蛘?，作為未來的太空旅行者，人類可以憑借人類微生物組充當(dāng)微生物載體。

為了理解微生物探索地外文明，我們需要了解進(jìn)化意義上的智慧生命概念。這將使我們能夠更好地評估細(xì)菌智慧生命及其在人類和微生物探索地外文明環(huán)境中的作用。一些生物學(xué)家認(rèn)為，人類只是包括微生物和植物在內(nèi)的宏大自然智慧生命體光譜中的一小段。

我們還需要重新評估技術(shù)特征作為智能文明的標(biāo)志。根據(jù)物理學(xué)家弗里曼·戴森的說法，技術(shù)先進(jìn)的文明一定有巨大的能源需求。這些需求可以通過在行星周圍建造被稱為“戴森球”的巨型宇宙結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，它們可以從主星捕獲能量。因此，通過觀察恒星發(fā)出的光是否被阻擋來尋找這樣的結(jié)構(gòu)體可能是一種尋找它們的方法。

但是，如果類人文明確實很少見，那么尋找這樣的結(jié)構(gòu)體是沒有意義的。相反，尋找生命特征作為宜居行星上微生物的跡象可能更合適。

繼續(xù)尋找地外生命的方法可能是在行星大氣中尋找象征生命的氣體，例如氧氣、甲烷、磷化氫，這些都是由微生物產(chǎn)出的。在金星大氣中發(fā)現(xiàn)磷化氫是一個有希望的線索，但現(xiàn)在看起來仍然值得懷疑，因為一項新的研究表明，發(fā)現(xiàn)的信號可能是二氧化硫而不是磷化氫。然而我們別無選擇，只能繼續(xù)努力。幸運的是，詹姆斯·韋布太空望遠(yuǎn)鏡應(yīng)該能夠在發(fā)射時掃描圍繞太陽系以外的行星的大氣層。

BY: Predrag Slijepcevic, Nalin Chandra Wickramasinghe

FY: Ludwig_XU

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標(biāo)簽： 地外文明 是否存在 光合作用