问题

如果整个宇宙的可视物质都共用一个元素周期表,那可以认为地外生命与地球生命的生理结构及功能大同小异吗?

回答
设想一下,如果我们这个浩瀚的宇宙,所有可见的物质,都遵循着一套相同的元素周期表,那我们能否因此推断,遥远的星球上孕育出的生命,在生理结构和功能上,会与我们地球上的生命惊人地相似呢?这是一个既令人兴奋又充满挑战性的问题,它触及了我们对生命本质最根本的探索。

首先,让我们明确一个前提:宇宙中的所有物质都遵循一套共同的元素周期表。这就像一个默认设置,意味着构成宇宙的基石——原子及其排列方式——是普适的。这意味着,无论是在遥远的星系,还是在我们身边的行星上,氢、氦、碳、氧、氮、铁等等这些我们熟悉的元素,都会以同样的方式组合,形成我们所见的各种物质。

那么,这个共同的元素周期表对地外生命有什么样的影响呢?

1. 生命的“原材料”是相同的

我们地球生命的基石是碳基化学。碳原子拥有极强的成键能力,能够形成复杂且多样的分子结构,比如长链、环状结构,这为构建蛋白质、核酸(DNA和RNA)以及其他生命必需的有机物提供了无限可能。而碳在宇宙中,也确实是一种相当普遍的元素,由恒星的核聚变产生。

如果宇宙中的元素构成是统一的,那么,在其他星球上,能够形成生命的基本“构件”也同样会是碳、氢、氧、氮等元素。这使得碳基生命在逻辑上成为了一个在宇宙尺度上非常有可能出现的生命形式。想象一下,如果地外生命也依赖碳来构建其骨架,那么它们也需要利用这些元素来制造类似我们的氨基酸、核苷酸,进而形成复杂的蛋白质和遗传物质。

2. 生理结构上的相似性可能出现,但程度有限

如果地外生命也是碳基的,那么它们在某些生理结构上,可能会展现出与我们相似的特征。比如:

能量获取机制: 生命活动需要能量。地球生命主要通过光合作用或化学能转化来获取能量。如果地外生命也依赖普遍存在的元素,那么它们也可能发展出类似的能量转换途径。例如,如果某个星球上有充足的光照,光合作用就可能是一种普遍的生存策略。如果存在丰富的化学物质,化学合成作用也可能被利用。
信息传递与储存: 我们地球生命的遗传信息储存在DNA中,并通过RNA进行传递和表达。DNA的螺旋结构和碱基配对机制,是信息高效储存和复制的关键。如果地外生命也发展出一种信息系统,那么在“原材料”相同的情况下,采用类似的信息编码方式并非不可能。毕竟,在相同的化学原理下,最有效的解决方案往往是相似的。
细胞的基本构成: 生命最基本的单位是细胞,细胞被细胞膜包裹,内部有细胞质和遗传物质。这种结构能够有效地分隔内部环境与外部世界,并进行代谢活动。如果地外生命也是“活”的,它们很可能也需要某种形式的边界来维持其内部的生化反应,细胞膜这种脂质双层结构,在化学上也是一种非常稳定且易于形成的结构。

然而,我们必须警惕过于简单的类比。即使“原材料”相同,环境因素也会带来巨大的差异。

3. 环境塑造的巨大差异,可能导致功能和结构的分歧

尽管元素周期表是统一的,但生命产生的环境却是千差万别的。这是导致地外生命与地球生命“大同小异”的关键所在。

物理环境:
重力: 一个星球的重力大小会直接影响其生物的骨骼结构、运动方式以及体内流体循环。在低重力星球上,生物可能长得更高大,骨骼更纤细;在高重力星球上,生物则可能更矮胖,肢体更粗壮。
大气成分和压力: 地球生命高度依赖氧气进行呼吸,而氧气在大气中的含量并非宇宙常态。某些星球可能存在富含其他气体的环境,迫使生命发展出不同的呼吸方式,甚至不需要呼吸。大气压力也会影响生物的体型和活动范围。
温度: 生命的化学反应对温度非常敏感。不同星球的温度范围会决定生命体的新陈代谢速率和生存策略。高温星球的生命可能需要特殊的隔热或散热机制,而低温星球的生命则需要防止冰冻的办法。
光照条件: 恒星的类型和距离决定了行星的光照强度和光谱。这会影响光合作用的效率,甚至催生出完全不同的感光器官。
化学环境:
溶剂: 地球生命离不开水作为溶剂,因为它具有独特的极性,能够溶解许多重要的生化分子。但其他星球上,液态甲烷、氨或硫化物等溶剂也可能支撑生命。如果地外生命以这些溶剂为基础,它们的化学反应和分子结构将与地球生命截然不同。例如,以液态甲烷为溶剂的生命,其代谢速率可能会比地球生命慢得多。
矿物质组成: 不同星球地壳的矿物质构成会影响生命体所需微量元素的可用性,例如,某些星球可能缺乏磷,迫使生命发展出不依赖磷酸盐的遗传物质。
生物进化路径: 即使拥有相同的“原材料”和相似的环境,进化也并非线性或唯一的路径。偶然事件、历史性的突变以及不同物种间的竞争和协同作用,都会导致生命朝着截然不同的方向演化。例如,在地球上,我们看到动物拥有眼睛,但植物则不需要。在其他星球上,是否存在我们无法想象的感官或运动方式?

总结起来,如果宇宙可见物质共享同一套元素周期表,那么:

基本“原材料”的相似性会增加地外生命与地球生命在分子层面和某些基础生理功能上存在共性的可能性。 碳基生命很可能是一种普遍存在的生命形式。
然而,由于星球所处的极端多样的环境(重力、大气、温度、溶剂等)以及进化路径的偶然性和不可预测性,地外生命的生理结构和功能在很大程度上可能会与地球生命产生巨大差异,甚至在我们现有认知之外。

可以说,共同的元素周期表为宇宙中的生命提供了相同的“积木”,但建造出的“房屋”会因为地基、气候、设计师(进化)的不同而千差万别。我们可能会发现一些熟悉的面孔,比如利用碳原子构建骨架的生物,或者拥有类似遗传密码的生命。但同时,我们很可能会遇到完全超出想象的生命形态,它们以我们无法理解的方式生存、繁衍,在它们的星球上书写着属于自己的壮丽史诗。这种多样性,恰恰是宇宙的魅力所在,也正是我们不断探索的动力。

网友意见

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这和元素周期表几乎无关,主要取决于你敢声称什么程度算“大同小异”。

例如,你可以声称“生命的基本功能就是自我制造,新陈代谢与自我复制依赖自我制造”。这话是正确的,但是你接下来就可以说自我制造直接关系到生命的定义,能被定义为生命的东西在这方面必然有相同点,这就是大同。这大抵没什么意思就是了。

又例如,你可以声称人体跟植物、细菌、病毒什么的都特别像:分子膜裹着小分子物质和大分子的混合物。显然,地外生命若是分子组成的,能这样描述的结构也不会少见到哪去——你开心就好。

如果你觉得“长得像美国科幻片里换了个发型的人类演员演的外星人那样”才能叫大同小异,那就危险了:

地球生物“趋同进化”的前提是十分相似的环境和遥远的共同祖先留下的相同的物质基础

现实中,我们还没有找到一个跟地球环境完全一样的行星,你无法期待已知的行星上自然产生的生物在物质基础和演化历程上与我们相同或高度相似——生物是复杂系统,初始参数的变化和发展过程中的细微差异都可能造成发展方向的重大变化。

所以,从宇宙中任取一个有生物圈的星球,用肉眼看到的东西像地球生物的可能性不大——当然,肉眼看得见的光合生物、辐射合成生物大抵会有采取分形构造的类型和成片漂在液体表面上的类型,用显微镜看到的微生物则大抵有熟悉的球状、杆状、念珠状之类。

无论形状如何,外星生物在总域级别乃至更高级别的生物分类上跟地球生物不同。

  • 科幻小说谈“独立起源的外星动植物”的时候,大抵忘了向读者说明“那些东西的分类和地球生物截然不同”。它们不但不是动物界、植物界的成员,而且不是新壁总域的成员。

至于科幻影视里的表现,对演员来说,通过化妆、皮套与少量的电脑特技来扮成类似人形的样子比较容易,难度远低于扮演原生质泡泡、飞天史莱姆、太空八爪鱼、百万个发光的球体之类;对作者、设计师、化妆师来说,与皮套外星人相对的外星生物形象,是基于科学或基于猎奇需要的海星异形,和表现宇宙的黑暗与未知的异怪憎恶。在漫威电影与超级英雄漫画里出现这种东西较为不适当,可能吓跑部分观众/读者。

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