如果你看到一個外星人，你會知道那是什麼嗎？

什麼能讓你相信外星人的存在？這個問題最近在加州斯坦福大學舉行的一次天體生物學會議上被提了出來。

有幾個想法被反覆提及——行星大氣中不尋常的氣體，表面奇怪的熱梯度。但沒有人覺得有說服力。

最後，一位科學家提出了解決辦法：一張照片。

研究人員的聽眾發出了一些笑聲和竊竊私語：是的，一張外星人的照片將是令人信服的證據，證明我們並不孤單的聖杯。

但為什麼照片會如此令人信服呢?我們會看到什麼會告訴我們我們不是在看另一堆岩石?

在繞著遙遠恆星運行的行星上的外星人會是非常奇異的，也許難以想像。那麼，什麼會讓它像生命一樣消失?

這個問題的答案與我們尋找外星人有關，也與我們可能會發現什麼有關。

我們在找什麼？

天體生物學——研究其他行星上生命的學科——已經從生物學、化學和天文學的邊緣分支學科發展成為一個領先的跨學科領域，吸引了來自全球頂尖機構的研究人員，以及來自NASA和私人資助者的大筆資金。

但是天體生物學家到底在尋找什麼呢？我們怎麼知道什麼時候該開香檳慶祝呢？

區別生命與非生命的一件事是它明顯的設計。生物，從最簡單的細菌到大紅杉，都有大量複雜的部分共同作用，使生物體發揮功能。

想想你的手、心臟、脾臟、線粒體、纖毛、神經元、腳趾甲——所有這些都在同步協作，幫助你導航、進食、思考和生存。即使是最美麗的自然岩層，也缺少單個細菌細胞無數部分的一小部分，這些細菌細胞相互協調，幫助細胞分裂和繁殖。

而生物，不像泥土和風，似乎在嘗試做一些事情——吃，生長，生存，繁殖。如果你曾經試圖壓扁一隻適應性強的蟲子，你就會知道，一個有機體想要生存，並不需要複雜的思維。

或者松鼠「想」從一根樹枝跳到另一根樹枝上。或者讓植物「嘗試」向太陽「靠近」，吸收土壤中的養分。

生物不僅有許多複雜的部分,但是所有的這些部分有相同的,共同的目的-——生存和繁殖。這種複雜的設計和明顯的目的的結合，也被稱為適應性，定義了生活。

這是什麼意思？

當我們看到外星人的照片時，正是這種適應能力讓我們說：「啊哈！」

我們將清楚地看到，一堆令人失望的岩石和令人興奮的外星設計之間的區別。這是個好消息，因為只有一種方法可以得到這樣的設計：自然選擇。

當你擁有一組具有三種屬性的東西(細胞、複製因子、鳥類，我們稱之為「Glipgloops」的假想物種)時，自然選擇就會發生:變異、遺傳和差異化成功。

例如，我們假設的一些Glipgloops比其他Glipgloops有更長的眼梗(變體)。

長眼睛的Glipgloops有長眼睛的嬰兒(遺傳變異)。長著大眼睛的格利普gloops可以更好地從它們的甲烷洞中看到東西，因此可以有更多的孩子(不同的成功與這種差異有關)。

結果是，隨著時間的推移，Glipgloops發展成具有細長的眼角。

這是自然中明顯的設計產生的過程:在每一代、每一時刻，具有與更好的繁殖有關的特徵的個體都在被「選擇」。結果，隨著時間的推移，種群中出現了以繁殖為目的的個體。

這正是因為選擇標準始終是相同的，設計可以發展。

想像一輛每一步都使用不同藍圖的汽車——好吧，你可能最終不會擁有一輛汽車。這是自然選擇的堅定信條——基因對後代的貢獻——允許設計在沒有設計師的情況下出現。

事實上，選擇標準是如此一致，以至於一個有機體不能被設計成除了為後代貢獻基因之外的任何東西。這就是為什麼我們找不到為物種利益而犧牲的生物。

一般來說，生物體是自私的——以犧牲他人為代價進行自我複製是一種很好的基因傳遞方式。

我們確實有時會看到本質上的犧牲和合作——但只有當合作的好處回到你身上，或者犧牲對親戚有利的時候。親戚們共享基因，所以蜜蜂可以為蜂王(它的母親)做出犧牲，如果這意味著蜂王可以多生育100個姐妹，每個姐妹都攜帶一半的蜜蜂基因。

關於哪些特徵會導致更多基因，以及什麼時候、犧牲多少基因的計算是精確而嚴格的。這就是為什麼進化生物學家能夠建立數學模型，準確地預測一隻鳥應該允許多少幫手在它的巢里，以及黃蜂應該多久吃一次同類。

但是這種自然選擇的演算法剛性對於天體生物學家來說也很有用。

一根線應該揭示它自己:生命是特殊的，因為它明顯的設計。在沒有設計師的情況下獲得設計的唯一方法是自然選擇。因此，外星人一定是自然選擇的產物。自然選擇遵循一定的規則，只能產生特定種類的生物。

因此，天體生物學家可以利用自然選擇理論和進化數學來預測外星人。

有異常嗎？

沒有自然選擇，我們就不能得到複雜的生命，甚至像細菌這樣簡單的東西。即使是一個外星生物，基於計算機的外星生物最終也會是自然選擇的產物。

但讓我們考慮一個邊緣情況。想像一下，在一個外星星球上，一群複製的分子，就像微小的裸基因一樣。如果這些複製因子複製自己(遺傳)，但每次複製都完美無缺(沒有變異或差異成功)，你就不會得到自然選擇。

這就是生活嗎？也許吧，但那不會很令人興奮。

首先，沒有變異，分子永遠不會改變，或變得更適應，或進化成任何更有趣或更複雜的東西。在一個遙遠的星球上發現細菌或熊意味著宇宙中可能充滿了各種形狀和大小的生命。

這些複製因子不會提供任何信息。更有問題的是，它們的存在可能是短暫的——沒有自然選擇，它們將無法應對地球上的變化，因此在我們發現它們之前就會消失。

自然選擇的論證是有力的，甚至在邊界上也是如此。這讓我們可以自由地使用我們在地球上使用的進化工具來預測其他地方的生命。

之前天體生物學的研究已經從地球上發生的事情中推斷出來，這可能會限制我們的視野，使其局限於某些特定的特徵，比如DNA或碳基生命，而這些特徵在其他行星上是不存在的。另一方面，自然選擇是普遍的。

它不依賴於DNA(記住，查爾斯·達爾文對基因一無所知)、碳化學或水的存在。它非常簡單——只需要一些成分——這是產生生命的唯一方法。

這張珍貴照片的心理圖像開始形成，照片上的實體顯然是為適應周圍環境而設計的。我們不能說外星人的顆粒狀圖像是有眼睛，四肢，還是綠色的。

這不是一個好的進化理論所能做出的預測。但自然選擇告訴我們，它的形式、目標和進化路徑都是受限的。

我們的團隊在上面的草圖中提出了一個例子，我們開玩笑地稱之為「八重體」——一個由曾經分離的實體組成的大集團，現在共同努力生存、繁殖和進化。

我們如何識別外星人？它將包括實體的層次結構，每個較低層次的利益與上面層次中的組件相一致。

我們設想的照片將顯示勞動分工，各個部分以相互依賴的方式專門從事各種任務。

將進化論納入我們的天體生物學工具箱的工作才剛剛開始。關於外星人，達爾文還能告訴我們什麼?大概很多。

如果這張照片真的拍出來了，它將會是一幅肉眼完全看不出的奇異的畫。但是對於進化生物學的學生來說，它可能看起來非常熟悉。

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