外星生物到底能长成啥样呢？

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利维坦按：一个星球含氧量百分之二十几和百分之三十几的差别，真就部分决定了生活在其中的生物体型大小……比如那些在我们现今看来不可思议的生物体型，像狗一般大小的甲虫，乌鸦一般大小的蜻蜓。另外，正如文中所言，引力的强弱也是决定生物体型大小的一个重要因素。试想，一个引力很弱的星球上生活着体型如鲸一般大小的物种，却可以漂浮在半空中，仅仅想想就觉得很奇妙啊！！



文/Charlie Jane Anders、Gordon Jackson
译/乔琦
校对/苦山
原文/http://io9.gizmodo.com/5784971/how-to-create-a-scientifically-plausible-alien-life-form  
本文基于创作共同协议（BY-NC），由乔琦在利维坦发布
文章仅为作者观点，不代表利维坦立场





外星生物。图源：Abiogenesis on DeviantArt



光是我们的银河系里就可能存在20亿个像地球这样的行星，所以，地外生命存在的可能看起来是越来越高了。那么，生活在其他星球上的生物会长成啥样呢？这大概是科幻小说家应该去努力想象的事了。


不过，你要如何创造出和地球上所有生物都真正不同的外星人，而不仅仅是人类或其他地球生物的轻微修改版呢？为了能够整理总结“从零开始创造真正外星人”的分步教学指南，我们和外星生物学家进行了一番交谈并且作了相关延伸研究。别在没有阅读这本便携式指南的情况下，凭空捏造生命！




外星人的基础是什么？

你也许此前就已经听说过“碳基生命”这个词汇，不过，它到底是什么意思？碳元素是地球上所有生命的基础，它们会和其他元素（比如氧、氢和氮）结合在一起。因此，很多人都认为，无论我们在哪儿发现了外星生物，它们都应该是碳基生命。卡尔·萨根（Carl Sagan）将这种假设戏称为“碳沙文主义”。


碳的确是十分优秀的生命基石，因为它以全碳“骨架”的形式形成稳定化学链，这一点是其他已知元素做不到的。同时，碳也是构建复杂大分子的完美基石，因为碳原子内部有四个未配对电子，可以与其他元素形成许多相对稳定但也容易断裂的共价键。由于年迈恒星天然就能生产碳（同时还有氮和氧），宇宙中的碳元素似乎相当丰富。


即便是在那些以研究外星人为生的科学家群体内部，外星人是否必须以碳为基石似乎也存在巨大争议。NASA天体生物学家林·罗斯柴尔德（Lynn Rothschild）在回答有关外星人的问题时说：“外星人肯定是碳基的。”而搜寻地外文明计划（SETI）资深天体生物学家塞斯·肖斯塔克（Seth Shostak）则称碳元素“很可能是形成生命的生物学前提条件”。


此外还有宾夕法尼亚州立大学地球科学系吉姆·卡斯廷（Jim Kasting）博士，他表示：

在元素周期表中，硅就在碳的下方，并且也能形成某些化学链，但硅和氧形成的化学键实在是太牢固了，牢固到直接形成了岩石。我觉得生命应该是碳基的，并且我还认为，无论何种生命都需要液态水，或者某种非常接近液态水的物质。氨水混合物也许能行。

另一条对硅基生命不利的问题在于：硅元素形成的化学键化学性质还是太活泼了，无法长时间保持稳定，NASA天体生物学家迈克尔·纽（Michael New）如是说。



图源：Alien Species Wiki


不过，科罗拉多大学天体生物学家马克·布洛克（Mark Bullock）博士则对外星人持更加开放的态度：

在类似地球的液态水行星上形成的外星人很可能是碳基的。不过，原则上说，那些更炎热行星上形成的外星人有可能是硅基生命。它们肯定长得更透明、更像岩石，但仍能灵活、敏捷地行动。然而，生命形式应该还有很多可能，比如在气态巨行星上漂浮的、具有知觉的大气球形生物，或者在宇宙空间中飞行的等离子云型外星人。

图源：Alien Species Wiki


他还点名赞赏了《星际迷航》（Star Trek）中的某些生物，尤其是某一集中企业号遭遇的宇宙阿米巴虫——这种外星生物的设计概念很简洁，但主角们可费了不少劲才最终击败它。



硫基生物加德梅尔人。图源：GateWorld


除了硅元素之外，还有别的已知元素可能构成生命吗？磷能够自行生成长链分子，和氮结合在一起的时候还能生成其他各类分子。硼的化学性质比碳还要活泼，但可能还是太过稀少了，这点和硅类似。硫也能形成长链分子，可也会遭遇和硅、磷相似的问题，因此硫基生物不太可能存在，不过，《星际之门》（Stargate）里还是出现了加德梅尔人（Gadmeer）这种硫基生物。【电视剧里塑造的外星生物还有《星际迷航》中的晶体生物索利安人（Tholians）以及《神秘博士》（Doctor Who）中的碲基生物克罗顿人（Krotons）。】



晶体生物索利安人。图源：Gfycat


当然，外星人也很可能是由某些人类现代科学未知的新奇元素构成的，并且不受DNA、RNA以及氨基酸这些地球生命必备条件的限制。


纽指出，即便是在碳基生命的框架之下，也可能存在各种各样的生物化学过程以及生命循环。即便是在我们的地球上，看看原核生物、真菌以及原生生物，你就知道生物的生存方式究竟可以有多么不同了。早在2007年的时候，美国国家科学研究委员会就发布了一份主题为“古怪生物”（Weird Life）的报告。报告中讨论了外星生物的生理可能和地球生物生理有怎样的巨大差异——即便它们也是碳基生命。
（http://www8.nationalacademies.org/onpinews/newsitem.aspx?RecordID=11919）




外星人的演化环境会是怎么样的？

无论是地球生命还是河外行星上可能存在的外星人，它们的演化过程都是由生存环境塑造的。不了解生物的演化环境，你就永远不知道如何创造理论上可行的生命形式。


例如，布洛克就表示，你应该考虑外星世界上的引力情况：强引力世界上会繁衍出矮胖型生物，而在质量较小的卫星上则会繁衍出又高又瘦的生物。肖斯塔克则表示，像地球这样的星球不太可能繁衍出比美国五角大楼大太多的生命形式。



图源：Alien Species Wiki


那么，智慧生命有可能脱离星球，在星际空间中演化吗？纽表示多半不行，原因是星际空间里有大量辐射。卡斯廷则更进一步，他认为，外星人只能在除了拥有固态或液态地表且“大气压、气温及环境条件均保持稳定”的行星上生存。尤其是，如果你的科幻故事里还需要这些外星人能够建造宇宙飞船或是星际通讯设备，你很可能需要一个与地球状况类似的行星，而且这些外星人最好生活在固态地表上。



最近，科学家想象出的一种结节状外星生物，并开玩笑地称它为“octomite”，它曾是一个单独存在的实体，为了生存、繁殖和进化而努力。图源：Courtesy Helen Cooper/Cambridge University


纽表示，你必须牢记的是：“生命及其赖以生存的星球其实是协同演化的。”环境并不是一成不变、生来如此，环境塑造生命的同时，生命也对环境产生了不可磨灭的影响。例如，地球大气中的所有氧都是由生命产生的——在细菌学会利用光合作用有机地将水分解成氢和氧之前，地球大气中的氧少到基本可以忽略。纽表示：“氧含量的‘突然’上升极大程度地改变了地球的化学环境，并且很可能给所有那些之前在无氧环境中演化的生物带来了巨大的生存危机。”




外星人以什么为食？

所有生命都需要能量，并且这种能量必须以生命可以轻易转化的方式产生。就我们所处的地球来说，所有能量的终极来源就是太阳，它以光和热的形式提供能量，而植物则将光和热转变成食物并且最终形成地球生命所需的能量。


所有地球生命都通过这样一条连续生物链获取自己所需的能量：太阳 → 食草动物 → 杂食动物 → 食肉动物。这条生物链的每个环节都要净消耗前一环节总能量的90%左右，这意味着，总的来说，生物在生物链上的位置越往后，其数量就越少。（因此，植物的数量要比长颈鹿多，而长颈鹿的数量又肯定多过狮子。）这条结论大概是“放之外星也皆准”的，所以，如果你创造的生物是生物链中的生产者，那它们的数量应该多过以其为食的消费者。同样的道理，如果生物链上的某一个或者某一类物种突然数量减少，那后续生物链上的所有生物都会受到影响。


这并不是说生命所需的全部能量都必须来自恒星——理论上说，只要温度梯度、压力梯度以及电磁场、化学场中有一项和恒星产生的这种能源类似，它就能为生命提供能量。和地球的能量来源（太阳）一样，上述每种能源都有各自的优缺点，但在理论上也全都是高度可行的。


因此，你的外星人究竟要如何“进食”，如何产生能量？纽表示，其实这只取决于你为其家园创造的生态系统。哪怕你从来没有在作品中写明这个生态系统，你也应该清楚它的工作方式，这样你创造的外星人才能顺应这个生态系统，演化出最合适的形式。另外，你当然应该挑选那些能让你讲出好故事的生命演化环境。


卡斯廷相信，大多数外星人生活的方式，或多或少都会和地球生命类似：它们需要液态水、呼吸氧气，并且通过呼吸汲取能量。大多数外星人应该会以碳基食物（也就是某种形式的“蔬菜和肉类”）为食。地球生命通过这种方式补充能量的一大原因在于，碳基食物会和通过呼吸摄取的氧很好地产生反应，“所以，从代谢角度上说，碳基食物很容易消化。”




外星人怎么繁衍后代？


图源：Worlds Viral News


正如我们在地球上看到的，有性生殖和无性生殖都可行，具体采用哪种方式取决于生物的具体需要。有些生物甚至既能有性生殖又能无性生殖，依环境条件的不同而改变。例如，某些类型的浮游生物在种群内部竞争压力较小时采取无性生殖方式，当种群规模扩张到一定规模时就会转而采取有性生殖方式，这种有性生殖方式叫作异配生殖。


布洛克还指出，另外还有一些“离群索居的爬行动物群落”可以通过孤雌生殖的方式繁衍后代。


外星物种有可能会出现雌雄之外的第三种甚至第四种性别，但这种可能性不会很大，因为这样一来性别之间产生必要相互作用的概率就会下降不少。许多种真菌都有独特的交配型，这可以预防单个真菌在意外情况下自我交配。因此，外星生物也有可能拥有自己特有的交配型。


和其他所有事宜一样，你笔下外星人繁衍后代的方式也取决于其生存环境——不过，大多数专家似乎相信，宇宙中普适的繁衍方式应该还是某种形式的有性生殖。卡斯廷指出，无性生殖的主要问题在于，这种生殖方式创造的基因多样性不如有性生殖。




外星人会长成啥样？

（完全可能长得比我们想象的更加怪异）



图源：Alien Species Wiki


可能存在某些与地球生命完全不同的外星生物，它们的生命基础也许不是电磁作用，因而形成了与地球生命迥然不同的新陈代谢方式。电磁力是四大基本力之一，也是所有地球生命的基础。其余三种力分别是将原子核和其余部分结合在一起的核力（也称“强”力）；与放射性衰变有关的“弱”力；以及四种力中最弱的引力。理论上说，在其余三种力中的任何一种占据统治地位的生存环境中，都有可能存在生命演化：


色动力学生物/核力生物


这类生命形式可能会在核力（强力）统治的环境中演化。在我们的世界中，核力的主要作用就是束缚原子，它没能扮演更重要角色的原因在于，虽然核力很强，但作用范围很小，大概只有10到15米，这不是个很远的距离。饶是如此，在某些特定的天体环境中，核力占主导地位的世界仍有可能出现——尤其是在中子星这样异常致密的地方，这种天体上的海洋和地幔完全就由超高温旋转中子构成。根据理论推演，这些中子可能会产生某种足以孕育生命的“原始汤”，至于这种生命长什么样子，就得完全靠我们自己的想象了。


弱力生物


弱力生物也很难想象，因为弱力本身好像就没有太多用场，这种力也无法把东西结合在一起。不过，理论上说，如果弱力生物能够影响衰变或者对衰变过程施加作用并通过由此产生的能量不平衡汲取能量，那这种生命形式就有可能通过改造环境存活下来。



图源：Pixels


引力生物


引力是一种颇为高效的能源，并且引力无处不在。因此，引力生物似乎要比核力生物和弱力生物靠谱一点。小型引力生物可能会像我们常做的那样，通过转换风、瀑布、水流的引力能来大量获取能量。大型引力生物（很大很大）可能会利用黑洞或星际碰撞产生的巨大引力能。


构想与地球生命迥然不同的外星人的主要难点在于，作为生活在21世纪初期的人类，我们能够参考的唯一样本就是地球生命。无论是考虑现在还是纵观整个地球历史，我们的行星始终是拥有惊人多样性的动植物演化所，承载着从单细胞生物到独角鲸、从长颈鹿象鼻虫到粉红犰狳的诸多生物。因此，我们很自然地会在某种程度上把外星人想象成某些地球物种的拼凑物。就连伟大的霍华德·菲利普·洛夫克拉夫特（H.P. Lovecraft）笔下，他所挚爱的、难以想象的恐怖生物，通常也不过被描绘成六七种节肢动物和一只鱿鱼的杂交产物。


然而，即便将平行演化的因素考虑在内，外星人也几乎肯定不可能和地球生命长相相似。因为生命演化的催化剂（自然选择）是随机的，完全由生命家园的客观条件（天气变化、地貌类型等）以及生物随机产生的基因突变确定，所以外星人几乎肯定无法预测。


地球上大部分生命的身形、大小都因生物力学运作的影响而受到限制。这样一来，能量和体液在生物体内的转运过程涉及的物理变化和能量变化都以颇为复杂的方式变快了——科学家们可是费了一番工夫才弄明白为什么长颈鹿不会在喝水后晕厥。更重要的是，细胞生理还限制了细胞自身的大小和形状，这是因为无论细胞的作用为何，你都必须让它的每个组件都各居其位。


除了生物力学上的运作之外，能量来源同样限制了生命体型大小。能量充沛且食物富足的生物更有能力肆无忌惮地膨胀下去，它们的最终体型将由环境中的其他因素决定。然而，如果生物能够获取的热量较少，那么它就只能长到一定大小。同时，手或类似于手的附肢是一种十分方便的身体结构，对使用工具、操作物件以及改造环境都有很大帮助。高等到有能力在星系间穿行的“智慧”生物几乎肯定拥有某种形式的手状附肢。




外星生物会有哪些感官？


图源：DeviantArt


所有生命都会有某种形式的感觉输入——但它们的感官系统可能与我们的并不一致。相比我们的五种感官而言，外星人的感官可能更少，也可能更多，这很大程度上取决于它们的生存环境。触觉大概是必要的，但有可能并非所有生命形式都需要听觉或嗅觉。在某些环境中，缺失某种特定感官也许是一种优势，又或者某种感官在某种环境下完全没用（比如穴居动物就不怎么需要视力）。


如果某种生物可以通过心灵感应实现相互交流，那么语言和听觉或许就没那么重要了。不过，即便某种外星人也有眼睛，它的可见波长范围也可能和我们大不相同。这种生命或许可以看到微波、红外线或者听见远远超过或低于我们听觉能力的声波。味觉和嗅觉也是一样。


外星人当然也可能拥有其他感官或能力，但和我们一样，这些感官或能力必须与其生存环境相适应，这样才能为这个物种提供生存优势。也许在某个行星上，联觉会是一种很棒的能力？




构想外星人的底线


生命远比我们人类现在能够理解的奇怪得多、精彩得多。倘若你能构想出一颗和地球环境完全不同的行星——引力不同、大气不同、食物来源不同——那么你自然就能想出一些根本不可能出现在地球上的奇怪而美丽的生物。唯一一种绝对不可能出现的情况就是，其他世界中的生物和我们长得颇为相似。另外，正如NASA迈克尔·纽所说，最重要的还是要讲出以外星人为主题的好故事。










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作者：一点资讯