人人都该懂的地外生命
2022-03-25 15:30:54
#读书《人人都该懂的地外生命》，作者刘易斯·达特奈尔，伦敦大学学院太空生物学家，屡获殊荣的科普作家。
本书讨论了天体生物学关注的领域：1，生命的本质是什么？2，地球生命是如何进化的？3，地球生命的出现是否纯属机缘巧合？4，除地球以外，太阳系或银河系其他地方是否具有满足生命存在的条件？这四个由微观到宏观不断递进的生命长卷，正是天体生物学是这门非常年轻的科学研究的范围，它不仅回答了以上四个问题问题，而且还发现了一大片处女地和未知领域，这些领域时而令人感到困惑，时而令人感到沮丧。不过，在未来的20年里，天体生物学一定会成为最激动人心的科研领域。
在讨论生命的本质部分内容时，详细介绍了细胞分子构成，和分子手性的概念，氧化还原反应是怎么回事，DNA和RNA的操作原理，以及光合作用的重要作用。总结起来，生命按照碳和能量来源不同，可以分为有机异养、有机自养、光合自养、化能自养。其内容深度是目前读过的科普读物中最深入浅出的内容，非常值得推荐。
事实证明，细菌非常擅长休眠。当环境变得太过寒冷、干燥，或是食物被耗尽时，许多细菌就会变成拥有复原能力的孢子，这种形如胶囊的干孢子有一层坚硬的保护壳，里面的DNA由特殊的蛋白质固定。这些孢子对辐射、真空、极端温度和有害化学物质等具有非常强的抵抗力，一旦周围环境再次变得有利，它们就会苏醒。其他的原核生物，甚至一些真核生物，比如缓步动物，可以在生长和新陈代谢暂停的状态下休眠很长时间。
一些细胞在休眠了成千上万年的时间后仍能苏醒，这着实令人震惊不已。尽管多细胞生命具有明显的优势，它们却没有在原核生物中普及开来，这点着实令人惊讶。生命体的体型越大，就越能逃脱天敌的捕食，对营养物质的吸收和储存也更加高效，还能更好地调节自己的内部环境，而内部分工的形成也会让整个生命体变得更加全面。或许，原核生物就是无法进行如此复杂的交流，遗传系统也达不到多细胞生命的要求，因而才放弃了这种具有明显优势的生命组织方式。不过，即便如此，原核生物仍旧是这个星球上最成功的生命，它们完美地适应了快速繁殖的生活，并且能够利用各种各样的能源。
就天体生物学而言，多细胞地外生命，特别是复杂的陆生动物很可能是某种异类。银河系中的绝大部分区域很可能只适合微生物生存，也就是能够在相对严酷的环境中生存的耐寒的细菌类生物。地球上的极端生物能够忍受沸腾的酸液、饱和盐水以及冰冷干燥的环境，而化能自养生物只能靠深层岩石中冒出的无机气体存活。更高级的生命形式对环境中的不利因素也更为敏感，它们需要更长时间的稳定环境才能完成进化，还需要成熟的生态系统满足它们越来越大的能量需求。我们能遇到的所有地外生命都很可能与地球上的原核生物类似，很少能够发展到真核生物阶段，更不用说多细胞动物或者陆地生态系统了。银河系内很可能存在着各种各样的生命，但我们需要借助显微镜才能观察到它们。当然，在我们的宇宙后花园太阳系中，鲜有研究人员会憧憬这样的情景：未来，我们能在地球之外发现比单细胞原核生物更复杂的生命形式。
了解了地球上生命的奇妙构成之后，我们将目光放远一些，看看我们赖以生存的宇宙中，行星，恒星和星系是怎么形成的。先来看看太阳系，在太阳系160颗左右行星和卫星中，天体生物学家手上的这张地外生命栖息地候选名单上还有另外四个候选者：火星、金星、木卫二和土卫六。火星无疑是最让人浮想联翩的可能有地外生命的星球。根据最新探测结果，火星至少在某些地点，曾有过生命所需的一切基本条件：液态水、有机化学过程以及能量来源。从天体生物学的角度来说，我们可以用三条标准来衡量行星和卫星是否具备诞生生命的潜力：第一，是否存在可供生命利用的能量来源；第二，出现碳聚合物化学系统的可能性有多高；第三，是否存在液体溶剂。未来的火星探测器寻找的生命信号主要有两项：手性和同位素比例。
总的来说，作者几乎将全部的注意力倾注在寻找原核生物上。相较于真核生物，这些原始生物的生命力更顽强，可以利用极其广泛的能源维持生存。真核生物在地球的整个进化史上大约存在了一半的岁月，而复杂动物和陆生植物只存在了1/6的岁月。简单的类原核细胞是目前最有希望探测到的地外生命。也许某一天，我们会在环境迥异的宇宙栖息地发现生命，比如在紧邻红矮星的行星上，在气态巨行星的卫星上或者在炽热行星的云层中。不过，复杂的动物需要非常稳定的环境，因此只可能出现在环绕类太阳恒星运转的行星上，而且这种行星具有板块构造运动、有水的海洋、坚实的陆地、富含氧气的大气层以及相伴的大型卫星。
不妨做个大胆的设想，在未来某一天和体外文明接触时，走出飞船的地外物种不太可能是拥有双臂的直立双足动物，不太可能像我们想的那样拥有能被识别的面孔和颇受科幻作品青睐的服饰。不过，它们可能与我们有一些共同特征，比如拥有内脏、内部的血管循环系统，以及带有眼睛的头部。几乎可以肯定的是，它们是从分支祖先那里进化而来的，有着发达的肺，深深地呼吸着氧气，因为分布于宇宙各处的真核生物可能会根据不同的环境进化出不同的样貌。
人人都该懂的地外生命
#读书《人人都该懂的地外生命》，作者刘易斯·达特奈尔，伦敦大学学院太空生物学家，屡获殊荣的科普作家。
本书讨论了天体生物学关注的领域：1，生命的本质是什么？2，地球生命是如何进化的？3，地球生命的出现是否纯属机缘巧合？4，除地球以外，太阳系或银河系其他地方是否具有满足生命存在的条件？这四个由微观到宏观不断递进的生命长卷，正是天体生物学是这门非常年轻的科学研究的范围，它不仅回答了以上四个问题问题，而且还发现了一大片处女地和未知领域，这些领域时而令人感到困惑，时而令人感到沮丧。不过，在未来的20年里，天体生物学一定会成为最激动人心的科研领域。
在讨论生命的本质部分内容时，详细介绍了细胞分子构成，和分子手性的概念，氧化还原反应是怎么回事，DNA和RNA的操作原理，以及光合作用的重要作用。总结起来，生命按照碳和能量来源不同，可以分为有机异养、有机自养、光合自养、化能自养。其内容深度是目前读过的科普读物中最深入浅出的内容，非常值得推荐。
事实证明，细菌非常擅长休眠。当环境变得太过寒冷、干燥，或是食物被耗尽时，许多细菌就会变成拥有复原能力的孢子，这种形如胶囊的干孢子有一层坚硬的保护壳，里面的DNA由特殊的蛋白质固定。这些孢子对辐射、真空、极端温度和有害化学物质等具有非常强的抵抗力，一旦周围环境再次变得有利，它们就会苏醒。其他的原核生物，甚至一些真核生物，比如缓步动物，可以在生长和新陈代谢暂停的状态下休眠很长时间。
一些细胞在休眠了成千上万年的时间后仍能苏醒，这着实令人震惊不已。尽管多细胞生命具有明显的优势，它们却没有在原核生物中普及开来，这点着实令人惊讶。生命体的体型越大，就越能逃脱天敌的捕食，对营养物质的吸收和储存也更加高效，还能更好地调节自己的内部环境，而内部分工的形成也会让整个生命体变得更加全面。或许，原核生物就是无法进行如此复杂的交流，遗传系统也达不到多细胞生命的要求，因而才放弃了这种具有明显优势的生命组织方式。不过，即便如此，原核生物仍旧是这个星球上最成功的生命，它们完美地适应了快速繁殖的生活，并且能够利用各种各样的能源。
就天体生物学而言，多细胞地外生命，特别是复杂的陆生动物很可能是某种异类。银河系中的绝大部分区域很可能只适合微生物生存，也就是能够在相对严酷的环境中生存的耐寒的细菌类生物。地球上的极端生物能够忍受沸腾的酸液、饱和盐水以及冰冷干燥的环境，而化能自养生物只能靠深层岩石中冒出的无机气体存活。更高级的生命形式对环境中的不利因素也更为敏感，它们需要更长时间的稳定环境才能完成进化，还需要成熟的生态系统满足它们越来越大的能量需求。我们能遇到的所有地外生命都很可能与地球上的原核生物类似，很少能够发展到真核生物阶段，更不用说多细胞动物或者陆地生态系统了。银河系内很可能存在着各种各样的生命，但我们需要借助显微镜才能观察到它们。当然，在我们的宇宙后花园太阳系中，鲜有研究人员会憧憬这样的情景：未来，我们能在地球之外发现比单细胞原核生物更复杂的生命形式。
了解了地球上生命的奇妙构成之后，我们将目光放远一些，看看我们赖以生存的宇宙中，行星，恒星和星系是怎么形成的。先来看看太阳系，在太阳系160颗左右行星和卫星中，天体生物学家手上的这张地外生命栖息地候选名单上还有另外四个候选者：火星、金星、木卫二和土卫六。火星无疑是最让人浮想联翩的可能有地外生命的星球。根据最新探测结果，火星至少在某些地点，曾有过生命所需的一切基本条件：液态水、有机化学过程以及能量来源。从天体生物学的角度来说，我们可以用三条标准来衡量行星和卫星是否具备诞生生命的潜力：第一，是否存在可供生命利用的能量来源；第二，出现碳聚合物化学系统的可能性有多高；第三，是否存在液体溶剂。未来的火星探测器寻找的生命信号主要有两项：手性和同位素比例。
总的来说，作者几乎将全部的注意力倾注在寻找原核生物上。相较于真核生物，这些原始生物的生命力更顽强，可以利用极其广泛的能源维持生存。真核生物在地球的整个进化史上大约存在了一半的岁月，而复杂动物和陆生植物只存在了1/6的岁月。简单的类原核细胞是目前最有希望探测到的地外生命。也许某一天，我们会在环境迥异的宇宙栖息地发现生命，比如在紧邻红矮星的行星上，在气态巨行星的卫星上或者在炽热行星的云层中。不过，复杂的动物需要非常稳定的环境，因此只可能出现在环绕类太阳恒星运转的行星上，而且这种行星具有板块构造运动、有水的海洋、坚实的陆地、富含氧气的大气层以及相伴的大型卫星。
不妨做个大胆的设想，在未来某一天和体外文明接触时，走出飞船的地外物种不太可能是拥有双臂的直立双足动物，不太可能像我们想的那样拥有能被识别的面孔和颇受科幻作品青睐的服饰。不过，它们可能与我们有一些共同特征，比如拥有内脏、内部的血管循环系统，以及带有眼睛的头部。几乎可以肯定的是，它们是从分支祖先那里进化而来的，有着发达的肺，深深地呼吸着氧气，因为分布于宇宙各处的真核生物可能会根据不同的环境进化出不同的样貌。