我们有多么特别

当然，适合生物生存的行星很重要，不过最大的问题是：在适当的条件下，其他星球有多大的机会能孕育出生命？要回答这个问题，我们得了解地球上的生命是如何开始的。

我们的星球充满了植物、动物及细菌等生物。许多物种似乎能在最恶劣的环境中茁壮成长，特别是微生物——从极冷到极热，不论有没有阳光。生命的多样性，加上生命似乎在初生的地球冷却下来不久之后随即欣欣向荣，从这些情况来看，生命的出现并不是很困难的一件事。但这个观点是否正确呢？我们现在知道，宇宙他处（或者更确切地说，在太阳系里的别处）至少存在着适合细菌生存的环境条件，因此我们可以合理预期，生命或许已经在其他星球上出现。可单就我们所居住的地球而言，它有多特别呢？

地球离太阳的距离恰到好处，不会太热，也不会太冷。巨大的木星在地球轨道之外环绕太阳运转，这也对地球有益，因为木星就像保护弱小的大哥，它强大的重力吸引了许多在太空中游荡的碎片，防止它们抵达地球轨道撞上我们。地球的大气非常重要，不仅因为它提供我们呼吸所需的空气（毕竟生命在地球大气含有氧气之前就出现了），而是因为它与电磁辐射产生交互作用。在可见光下大气是透明的，但它会吸收一部分的红外光（热），不论在它（从太阳发出）进入大气层或离开大气层（地表辐射）的过程中皆然。这种“温室效应”使大气变暖，让水能以液态形式存在于地表上，比起冰或水蒸气，液态的水对于孕育生命更有利。

我们的月亮也极为重要。它的引力使地球的自转稳定下来，让地球拥有稳定的气候以供生命繁衍；而在月亮环绕地球运行的过程中对地函产生的潮汐力，可能帮助地函升温并使地球产生磁场，特别在数十亿年前当它距离地球比现在更近的时候。这个磁场进一步保护我们的行星免受太阳风的吹袭，否则地球的大气将会被太阳风吹入太空中。

即便是板块运动这类过程也不可或缺，因为它们帮忙回收稳定大气温度所需的碳，并且补充地表上生物所需的养分；它们可能也有助于地球磁场的形成。

或许，我们的行星真的非常特别。这是否就意味着生命的诞生乃是必然的结果？一旦生命出现并由演化机制接手，生命就会自行寻找出路，但真正的课题在于如何跨出第一步。

一般认为地球上第一种生物是单细胞的原核生物（prokaryotes，一种没有细胞核的简单生物体），出现在距今约35亿年前。这些生物有可能是由原生体（protobionts）演化而来；原生体是被一层膜包住的有机分子集合体，具有繁衍与代谢的能力，而这正是生命的两个关键特征。

我们还不知道的是，哪些一系列的事件使得如氨基酸（形成蛋白质所必须）与核苷酸（我们的DNA构成单元）这些有机分子结合成第一个“繁殖体”。“生命如何开始”是科学上最重要的问题之一，被称为无生源论（abiogenesis）。许多人将“生源论”（biogenesis，生命只能由其他生命产生的理论）与“无生源论”（生命由无机物质诞生的自然过程，即化学如何转变成生物学）混为一谈。无生源论的研究是为了找出一般称之为“自然发生”（spontaneous generation）的神奇步骤，也就是将无生命的物质转化为生命的过程。

有人认为，地球上生命的自然发生是极端罕见的，就好像一阵强风吹过垃圾场之后，从该处的材料中碰巧造出一架完整的大型喷射客机。这些人认为，这就是有机分子碰巧正确地组合在一起形成最简单生命型态的概率，简直是某种不可思议的巧合。这个类比恰当吗？

芝加哥大学的史坦利·米勒和哈罗德·尤瑞在1953年进行了一项著名的实验，试图解答这个问题。他们想看看是否能在试管中由基本成分创造出生命。他们将水与三种气体混合，分别是氨、甲烷和氢，认为这种组合与地球早期的大气成分相符，并加热使其汽化。接着他们透过两个电极产生火花，模拟地球大气层中的闪电，再将蒸汽冷凝。经过一个星期不断重复这个过程后，他们发现有机化合物开始形成，包括对生命不可或缺的氨基酸在内，它们在活体细胞中会依特定顺序组成蛋白质。但完整的复杂蛋白质在实验中并未出现，也没有发现另一种生命的关键成分核酸（例如DNA和RNA）。

尽管这个开端充满希望，但在这个重要实验进行超过半世纪以来，科学家却尚未创造出人造生命。生命自发产生的可能性真的这么微小吗？我们知道它至少发生过一次，我们的存在就是最好的证明；然而有个有趣的问题是，现今地球上的所有生命是否源自单一祖先？如果不是的话，就意味着生命的自然发生不只出现一次，也可能不如我们所想的那么特别。

最近一项备受争议的研究似乎挑战了这种想法。它是关于在加州某个奇怪的沙漠湖中所发现的“GFAJ-1菌株”（这证明微生物学家在为其发现命名时，与天文学家一样缺乏想象力）。莫诺湖约形成于100万年前，其化学组成非常不寻常。它的咸度是海洋的两到三倍，含有氯化物、碳酸盐和硫酸盐，具强碱性， pH值是10。虽然湖里没有鱼，湖水的化学成分却令它成为某种单细胞藻类以及数以兆计微小盐水虾的理想栖息地。每年当中有几个月的时间，有数以百万计的候鸟在此聚集，这些盐水虾正好成为候鸟的主食。喔，对了，湖中还含有丰富的砷。

以费利莎·沃尔夫-西蒙为首的一支NASA （美国航天总署）生物学家对微小的GFAJ-1细菌产生兴趣，它似乎能够摄取砷维生——这件事前所未见，因为砷是一种对其他所有生命具有毒性的元素。我们知道地球上的生命有各种不同的元素，但DNA本身仅由五种成分构成：碳，氢，氮，氧和磷。问题在于，它们是否能被其他化学性质相似的元素所取代。砷在周期表中位于磷的下方，具有相似的原子结构。 NASA的研究人员知道， GFAJ-1对砷有耐受性，他们也知道莫诺湖中磷的含量很少。于是他们把它放在富含砷的养分中培养，结果它继续成长，即便养分中的磷完全被移除。细胞复制时需要建立新DNA 的原始素材，在缺乏五种关键成分之一的情况下，这些生物是如何活下来的？

这支研究团队在2010年底发表他们的研究成果，随即在全球科学界引起一阵风暴。他们声称， GFAJ-1事实上将其DNA结构中的磷换成了砷。如果这是真的，那么我们正面对一个意义重大的问题：这些微生物是透过演化而获得代谢砷的能力，还是它们源自另一个独立的无生源事件？如果是后者，我们就知道生命可能源自两个不同的情况，它或许不那么罕见。

我们仍然不知道地球上的生命是如何开始的。即使有朝一日我们能够回答这个问题，智慧生命出现的可能性有多大，又是另一个未解的谜。毕竟有可能生命现象出现在银河系的许多地方，但智慧生物却仅存在于一处。

针对乌鸦行为的近期研究显示，这种禽鸟循着与人类完全不同的演化路径，演化出相当出色的智慧。如果真的如此，智慧也许是达尔文演化论的必然结果。这个问题以及其他议题（例如数十亿年前单细胞生物如何演化为多细胞生物）将告诉我们，从无生源论到人类出现，两者之间漫长演化历程中的许多重要步骤，是否能在宇宙别处发生。