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

在劍橋大學動物學系的介紹頁面，阿里克·克森鮑姆列出了自己的幾個研究方向：“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@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：它們也具有演化進程。

“動物為什么會做這些事而不是別的事，為什么它們是這個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，對動植物的研究也同時為我們提供了一些關于地外宜居世界的有用信息?？松U姆的觀點源于生物學中的“趨同演化”——在面臨相似的環(huán)境壓力時，不同世系的生物體會表現(xiàn)出相似的適應行為。在克森鮑姆的新書《星系動物學指南》中，他結合不同動物的適應方式以及自己的專業(yè)研究，為我們詳細闡述了這個觀點。

《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?shù)木庉嬇c簡化。

Q(uanta Magazine)：作為一個研究地球生物的動物學家，是什么促使你去寫一本關于外星生物的書呢？

A(rik Kershenbaum)：當動物學家研究地球生命時，他們是在研究生命的機制及其發(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，對外星生命的思考只是我關于地球動物研究的擴展罷了。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，然后逐漸構造出一個合理的解釋；而假如這個島嶼位于另一星球，我相信這個探索過程也是類似的：我們需要對這些生物的外形、行為以及演化作出猜測與解釋。

Q：你說自然選擇——演化背后的關鍵機制——是必然的，并且它適用于整個宇宙。為什么你對這個觀點這么自信？

沒有任何星球會憑空冒出復雜的生命體，它們必然是從相對簡單的形式開始的?；蛟S它們一直維持在這種簡單的形式，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。但假如生命最終達到了某種復雜的形式，這些復雜性唯一能夠累加的方式，就是變異、對變異的選擇或拋棄——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物有著共同特征——比如羽毛——你或許會認為它們由一個共同祖先演化而來：就像是帶羽毛的恐龍與鳥類的關系一樣。這是普通的演化，就像兒童會繼承父母的某些特征。

但有時你會發(fā)現(xiàn)，某些有相似特征的動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早得多。這個祖先肯定沒有翅膀，況且這個祖先的大部分后代，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立演化出來的特征。

像翅膀這種特征，顯而易見，它是因為實用性而被選擇的。但有時候，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，你很容易會以為它是犬科的某個特殊品系，但事實上它與袋鼠的關系要更近一些。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，當兩種生物處于類似的環(huán)境壓力時，它們很有可能會表現(xiàn)出類似的適應策略。為什么你認為這個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)，而當你想從星球中的一處出發(fā)，穿過這片液態(tài)海洋到達另一處時，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，并且這種約束應該廣泛的適用于整個宇宙。

Q：那么這種觀點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固定結構所支撐的膜，而它們所提供的升力都來自于氣流對膜的作用。事實上，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，事實上我們可以對自己的預測抱有更多自信。因為我們可以清楚地看出，這些演化成果與約束條件之間的緊密關聯(lián)。不錯，鳥類與蝙蝠有不同的翅膀，但這些翅膀都實現(xiàn)了同一個目標——利用空氣動力學飛行——而它們的差異則是來自于各自所受的物理限制(身體結構)。

演化歷史的巧合(甚至是宇宙尺度上的巧合)也會對動物外形產(chǎn)生影響。我們有四肢，是因為4億年前上岸的祖先有四個魚鰭，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有所差別，但與此同時，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，他認為假如給生命一個重新演化的機會，結果將會有所不同，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確定的結果，但可以肯定某種形式的“創(chuàng)新”會一次次的重復出現(xiàn)？

完全正確，古爾德和劍橋大學的莫里斯曾有過爭論：生命倒帶重放的結果是完全不同，還是完全一致？但很顯然，正確的答案應當是：結果將會有所不同，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)學規(guī)則的約束。我在書中探討了社會性的演化，社會性源于演化規(guī)律的特性，它與物理法則的關系不大。這類事物是演化后果，但同時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性的演化，以及我們?nèi)绾纹谕@種演化也會發(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，為什么兩個獨立的有機體會合作呢？但在仔細思考后，我們就能明白，生物之所以相互合作，是因為它們能從這種行為中獲得益處。

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為互惠的原因而相互合作。但我們也知道，地球上的大多數(shù)社會關系都是基于血緣的相關。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化論的基礎之中。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)關系是完全不同的，那么他們間的社會行為也將會是完全不同的。

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

有時，不同動物間的相似之處非常明顯。當我結束海豚的研究項目，轉而研究狼群交流的時候，這種熟悉感就時常伴隨著我。

使用一種數(shù)學上稱為“時頻譜”變換把這兩種動物的聲音可視化，你就會注意到，除去尺度不同(海豚的叫聲頻率更高，波長更短)，它們幾乎是一致的。當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構，為什么？

嗯，答案并不難找。狼與海豚的叫聲都是為了在一個不確定的環(huán)境中進行長距離的信息傳達，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？智慧外星生物也會需要這種能力嗎？

假設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鏡——某種極其復雜的工程。為了完成這種項目，他們就需要有與其他個體交流合作的能力。他們將會需要一種交流系統(tǒng)，以此來傳達足夠多的概念性內(nèi)容，并且這個系統(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，以上就是對于語言的定義。

人類語言足夠復雜，但也沒有達到過于復雜的地步。在人類或是動物的交流中，我們可以看到處于復雜與簡單之間的平衡。在搜尋地外文明計劃(SETI)中，最有希望的項目是對地外信號中語言線索的統(tǒng)計分析，因為似乎很可能有一些類似這樣的限制因素(比如對概念的傳達、復雜與簡易的平衡)在宇宙各處的智能交流中發(fā)揮作用。

Q：你在書里寫道：“哲學始于驚奇，藝術源于社交，文學來自閑談。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。”這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單生命體的狀態(tài)。我們假設在某個星球上居住有我們能夠稱之為智慧生物的東西，沒有生物單純會因為智慧是個“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。如果這種生物達到了能夠制造射電望遠鏡的階段，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或是藝術能給智慧生物帶來哪些生存優(yōu)勢。認知語言學家史蒂芬·平克曾有個出名的論斷，他認為音樂源于一次意外，音樂自身并沒有任何生存優(yōu)勢。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——像是火箭和望遠鏡——但卻沒有發(fā)展出哲學、藝術或是文學？

有可能，但可能性不大。那些我們視為理所應當?shù)奶攸c——比如好奇、交流、語言——它們不是以建造射電望遠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性，早在利用它們撰寫科學論文之前，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——哲學與藝術的文明是種誘人的體驗。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，信息與觀點的交流等等。科技未發(fā)展的外星文明也會唱歌、跳舞、講述故事，因為這些行為都導向相同的目的。

Q：許多科學家對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。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)億年前都有一個共同的祖先。你如何回應這種看法？

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，這個祖先長相類似一個小史萊姆，而這個史萊姆的后代幾乎包含如今地球上的所有的動物。然而，為什么這所有生物當中，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祖先，這是不對的。

Q：如你所見，搜尋地外文明計劃如今已逐漸被認可為天文學的一個分支，并且我們也在嘗試利用機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為這些搜尋地外生命的活動——無論是簡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，因為我們還處在尋找外星生命活動場所的路上。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，讓我們假設這個發(fā)現(xiàn)是真實的，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？假設我們在金星大氣的適宜溫區(qū)找到了這種漂浮狀態(tài)的微生物，那么它們是如何到達這個區(qū)域的？它們是如何演化出生命的復雜性的？我們或許很快就能發(fā)展出遠程探測其它星球生命跡象的技術，可是，僅僅探測到生命跡象并不能回答有關它們生存環(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。更重要的是，探測本身無法告訴我們這些生物的演化過程。這是地外生物學家需要開始思考的東西。