【环球热闻】微小生物，潜力无穷，或帮助人类发现地外文明

2022-10-19 10:09:49 来源：科普中国

微生物可以与外星物种交流吗？

(资料图)

在地球上看到的日出。（图源：NASA）

在宇宙中，人类是孤独的吗？自1959年以来，著名的搜寻地外文明计划（又名凤凰计划）一直试图回答这个问题。天文学家卡尔·萨根等人认为，其他类似人类的文明一定存在，并且我们可以与他们交流。但怀疑者并不相信，他们认为这种观点缺乏证据，表明极为地外文明极为罕见。

但如果其他类似人类的文明不太可能存在，是否存在比我们更适合在宇宙中存在的其他生命形式？这些生命形式，例如非人类的地外文明生物，是否有可能相互交流？我们发表在 Biosystems 上的新研究表明这是可能的。微生物，例如细菌，可能是宇宙生命的统治者——它们比我们想象的要聪明得多。事实上，我们展示了微生物如何在没有人为干预的情况下模仿SETI程序。

要了解微生物，我们首先需要放下“人类中心”的偏见。虽然我们中的许多人将微生物视为导致疾病的单细胞生物，但现实情况却有所不同。微生物是松散构成的多细胞实体。例如，细菌是以由数十亿成员组成的社会，能够“思考”和决策的群体。

典型的细菌群落是一种控制论实体——一个解决环境问题的“超级大脑”。更重要的是，地球上的所有细菌菌落都相互连接成一个被称为“细菌圈”的全球细菌超系统。过去的 30 亿年里，这个遗传信息的“万维网”一直在调节地球上有机元素的流动，它们运用的方式远超出人类的能力范围。例如，它们循环碳、氮和硫等重要的营养素。

即使在今天，细菌仍然是地球上最重要的生物。把细菌带离生物圈，生态系统将会逐渐崩溃。因此，细菌可能比我们更适合宇宙旅行和交流。最近的一项研究发现，陆地细菌可以在太空中存活至少三年甚至更长时间。除此之外，细菌可以以休眠状态存在数百万年，很明显微生物由很强的适应能力。

事实上，各种版本的胚种广布假说都支持这一观点。它们认为，微生物生命存在，并在整个宇宙中传播。最近研究得出的数学模型推算得出，微生物不仅可能在我们的太阳系中旅行，甚至还可能漫步在整个银河系种，从而支持了这一点。

微生物探索地外文明

微生物探索地外文明计划如何发挥作用？我们相信细菌圈可能会复制人类探索地外文明计划的已知所有步骤。人类探索地外文明的第一步是读取宇宙尺度信息的能力。例如，使用射电望远镜，我们可以分析遥远的宜居行星。第二步是发展技术和知识，评估宜居行星是否存在生命。第三步是向外星智慧生物宣传我们在地球上的存在，并在他们对初始信号做出反应后尝试与他们联系。

我们的微生物探索地外文明计划版本如下图所示。微生物读取宇宙尺度信息的能力有限。例如，蓝藻可以通过接收可见光的方式，读取来自太阳的电磁光谱部分（步骤一）。这种生物现象称为向光性，例如，当植物转向或远离太阳或其他光源时会发生这种现象。

微生物探索地外文明

（图源：microbial seti）

第二步对于地球上生命的发展至关重要。蓝藻以光合作用的形式开发了一种生物技术，将水、阳光和二氧化碳转化为氧气和营养物质。在漫长的进化过程中，这颗死去的星球变成了一个活的星球，或形成了细菌圈。微生物生命随后变得更加复杂，在过去的 6 亿年中创造了植物和动物。然而，细菌仍然是地球上最主要的生命形式。光合作用作为一种细菌技术，一直为地球上的生命提供生命活动的“燃料”。

第三步是关于化学性质相似的微生物之间的吸引力和交流。如果外星微生物与地球上的微生物有相同的基于碳的化学物质和新陈代谢方式，包括 DNA、蛋白质和其他生物分子，它们应该能够无缝地融入地球的细菌圈。相反的过程也是可能发生的。来自地球的微生物可以通过小行星进入太空，并在宇宙的其他地方播种生命。或者，作为未来的太空旅行者，人类可以凭借人类微生物组充当微生物载体。

为了理解微生物探索地外文明，我们需要了解进化意义上的智慧生命概念。这将使我们能够更好地评估细菌智慧生命及其在人类和微生物探索地外文明环境中的作用。一些生物学家认为，人类只是包括微生物和植物在内的宏大自然智慧生命体光谱中的一小段。

我们还需要重新评估技术特征作为智能文明的标志。根据物理学家弗里曼·戴森的说法，技术先进的文明一定有巨大的能源需求。这些需求可以通过在行星周围建造被称为“戴森球”的巨型宇宙结构来实现，它们可以从主星捕获能量。因此，通过观察恒星发出的光是否被阻挡来寻找这样的结构体可能是一种寻找它们的方法。

但是，如果类人文明确实很少见，那么寻找这样的结构体是没有意义的。相反，寻找生命特征作为宜居行星上微生物的迹象可能更合适。

继续寻找地外生命的方法可能是在行星大气中寻找象征生命的气体，例如氧气、甲烷、磷化氢，这些都是由微生物产出的。在金星大气中发现磷化氢是一个有希望的线索，但现在看起来仍然值得怀疑，因为一项新的研究表明，发现的信号可能是二氧化硫而不是磷化氢。然而我们别无选择，只能继续努力。幸运的是，詹姆斯·韦布太空望远镜应该能够在发射时扫描围绕太阳系以外的行星的大气层。

BY: Predrag Slijepcevic, Nalin Chandra Wickramasinghe

FY: Ludwig_XU

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关键词：地外文明是否存在光合作用