或許生命與宇宙同齡?

或許生命與宇宙同齡?

地球生命的兩個謎題

地球在約四十億年前出現生命,令人驚訝的是,當地球剛冷卻、形成海洋後不久,生命似乎就迅速出現了。在剛開始的幾億年裡,地表曾經是熔岩與隕石轟炸的煉獄,但只要情況稍微穩定,微生物幾乎立刻佔滿各個角落。這本身就是兩個大問題:為何生命會那麼快出現?以及從無生命的化學物質到具備基因、能吃、能繁殖的活細胞,這樣複雜的飛躍怎麼可能在短時間內完成?

基因與蛋白質的雞生蛋難題

活細胞需要基因來記錄運作說明書,但要製造蛋白質又需要基因;製造基因所需的工具也仰賴蛋白質。基因和蛋白質都是由複雜的小單元組成,單靠隨機組合要在短時間內湊出一套可運作的系統,機率看來極低。大多數起源生命理論都在設法說明,有沒有可能存在一個比現今基因更簡單的自我複製系統,或某種效率更高的化學路徑,讓生物系統能從「死物」演化出來,但至今仍沒有定論。

演化的時鐘:基因組大小呈指數增長?

把基因組想像成一本記載生命歷史的書,隨著時間新角色加入,故事變得更複雜。觀察地球上各類生物,從蠕蟲到魚類再到人類,功能性基因組大小似乎隨演化逐步增加。把這些資料放在一起,有學者提出一個粗略的規律:功能性基因組平均每約三億五千萬年大約倍增一次,像一個內在的「指數時鐘」。

把時鐘回推:生命可能在地球之外起步

如果把這個指數時鐘一直回推到最簡單可能的生命(相當於只有幾個基因字母的存在),計算結果會把起點拉到大約一百億年前——比地球還古老很多。換句話說,如果基因組確實以這種速率增長,生命在地球上的快速出現與相對複雜的最早微生物,更合理的解釋是:生命已經在太空中演化了很長一段時間,當地球出現合適環境時,這些「生命種子」只要遇到水與溫暖就蘇醒、快速繁衍。

嬰兒宇宙的溫暖時期

更奇特的想法是:生命或許在宇宙非常年幼的時候就出現了。在大爆炸後約一千萬到一千七百萬年之間,宇宙整體溫度大約在零到一百度攝氏之間,正好適合液態水存在。那時候,若有足夠密集形成的巨大恆星,很快就會爆炸、製造碳、氧等重元素,這些元素是組成生命化學的基礎。換言之,宇宙整體在某個短暫時期內,幾乎每一處都可能維持可供生命運作的溫度與原料。

更廣泛的溶劑與生命形式

此外,生命不一定只能在水中形成。像氨或乙烷在更低溫下也能維持液態。如果早期宇宙中存在這類溶劑,某些原始生命形式可能在比水更冷的環境中繁衍,且能比水基生命多存在數千萬年的時間。這意味著,在宇宙年輕時期,生命的可能性比我們直覺想像的還要寬廣與多樣。

太空播種與「休眠的種子」

當宇宙冷卻到不再普遍適合生命後,某些原始生物或許躲進行星內部、凍在小行星中,或以休眠狀態寄宿在宇宙塵埃中。這些「休眠的種子」在未來遇到像地球這樣有水與暖和條件的地方時,便可能重新活化、展開新的演化旅程。這就是「廣義泛種論(panspermia)」的概念:生命的萌芽可能在宇宙間播散,而非單獨在地球上獨立誕生。

可檢驗的預測與我們的機會

這些想法雖然具啟發性,但仍屬推測。好消息是它們可被檢驗:如果生命是來自太空,我們的太陽系其他地方應該也會被播種。火星乾涸河床的化石、土衛二(Enceladus)與木衛二(Europa)冰下海洋中的微生物、或土衛六(Titan)中使用乙烷或甲烷作溶劑的不同生命形式,任何一個發現都會改變我們對生命起源的理解。特別是在Titan上若找到非水基的生命,會強力支持嬰兒宇宙那段普遍可居住期的想法。

結語:我們或許是宇宙大家庭的一份子

把各種線索結合起來,一個可能性是:生命的起點比地球還古老;它可能在宇宙幼年時便已萌芽,並以各種形式散佈於宇宙各處。這並不保證正確,但若為真,那麼當我們仰望星空,不只是尋找外星人,而是可能在尋找我們共同的古老親戚。未來的探測任務會告訴我們答案,或許真正的證據就在我們的鄰居星球與冰層之下。

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