我们与外星人共享DNA吗?

T星际通信的主要困难是在我们自己和其他智能体之间找到共同点，而我们对它们却一无所知。这种共同基础将成为一种任何智慧都能理解的通用语言的基础，无论是在银河系、仙女座，还是在宇宙视界之外。据我们所知，整个宇宙的物理定律都是一样的，这表明科学的事实可以作为人类和外星智慧相互理解的基础。

一组关键的科学事实提出了一个有趣的问题。如果外星人造访地球并了解地球上的居民，他们会对如此众多的物种都有着共同的遗传密码感到惊讶吗？还是这太熟悉了？有可能的理由认为，遗传物质的结构在整个宇宙中都是相同的，虽然这可能导致地球上找不到的生命形式，但物种的多样性从根本上受到遗传机制中固有的限制。

在地球上，我们只对一小部分生物进行了基因组测序，人类基因组也只是在最近才完成。我们已经成功克隆了几只动物，但技术和伦理上的障碍阻止科学家对人类进行同样的克隆。然而，如果一个外星文明没有背负关于克隆的伦理困境，那么发送人类和其他物种的基因密码可能是向他们传授我们的生物学知识的最有效方式。

从一开始，参考我们的基因构成就是星际信息的一个特征。尽管第一批基因还要过三年才能测序，1974年的阿雷西博信息(Arecibo message)——从波多黎各的阿雷西博射电望远镜发出的星际无线电信息——包含了DNA螺旋结构的基本位图。该信息由SETI的创始人弗兰克·德雷克(Frank Drake)设计，由卡尔·萨根(Carl Sagan)输入，阿雷西博信息由1679位二进制数字组成，排列成矩形位图。由此产生的图像描绘了数字1到10,五个元素的原子序数构成DNA,以及公式在DNA核苷酸糖和基地,粗略的一个人,太阳系的图形表示,阿雷西博望远镜的照片。

地球上的生命有着共同的遗传密码，外星人会感到惊讶吗？还是这太熟悉了？

1999年，两次被称为“宇宙呼叫”(Cosmic Calls)的星际无线电传输包含了DNA的四个核苷酸中的每一个的符号。然而，到目前为止，只有一次星际传输对遗传信息进行了编码。

为了纪念阿雷西博讯息发表35周年，这位艺术家乔戴维斯前往波多黎各广播核酮糖-1,5-二磷酸羧化酶加氧酶（RuBisCO）分子大亚基的基因序列。RuBisCO是地球上最丰富的蛋白质，在将大气中的二氧化碳转化为植物所需的富含能量的分子方面起着重要作用。为了在信号中编码这种遗传信息，Davis首先考虑用两位ID（C=00，T=01，a=10，G=11）表示1434个核苷酸中的每一个，以创建代表RuBisCO分子的2868位序列。当然，这样做的问题是，没有足够的信息来使用Elliott上述的分析技术。因此，任何接收到该消息的ETI都无法确定用于创建该消息的编码模式，这本质上是一堆无法理解的数据。

无论是好是坏，任何外星人都不太可能接收，更不用说理解戴维斯的信息了。戴维斯选择的恒星中没有一颗被证实是行星的宿主，而其中两颗目标恒星即使有，也不太可能支持生命。GJ 83.1是一个闪耀的明星,一种矮周期性爆发强烈的辐射和Teegarden闻名的明星是红矮星,一种明星,被广泛认为是太酷了支持生命,除非地球是如此接近明星潮锁,这意味着一半的地球将是永恒的。

即使在三颗“RuBisCO星”周围有智慧的居民，考虑到缺乏上下文或冗余来纠正传输过程中的信息腐败，他们能够解读戴维斯信息的几率也相当低。戴维斯是第一个承认他的星际信息更多是为了地球飞船上的同伴而不是外星人，但这一特技为METI(向外星智慧信息传递)的美好未来指明了道路。

我在过去的几十年里，生物学家已经对包括人类在内的数千个物种进行了基因组测序。这些实际上是该物种的“蓝图”，但我们才刚刚开始学习如何阅读这些代码。一个足够先进的外星智慧可能已经发展出基因工程，使基因组相当于一个可执行的计算机程序，这将使他们能够在自己的实验室里人工再造人类和其他陆地物种。这一假设假设外星人与地球上的生命是由相同的基因“物质”组成的，但这一假设可能并不像最初看起来的那么大。

在某些方面，与一个居住着肉质、大部分无毛的原始人类的智慧外星文明接触，几乎比与一个八眼头足类文明接触更令人不安，但这种可能性也不是完全不可能。正如天体生物学家查尔斯·考克尔(Charles Cockell)所说，经验证据表明，生命的某些特征是由物理定律决定的。由此推断，我们有理由相信“在其结构层次的所有层面上，外星生命很可能看起来与我们在地球上所知的生命奇怪地相似。”

科克尔的观点类似于认知科学家先驱马文·明斯基的观点，他认为外星人很可能会像我们一样思考，因为他们受到相同的基本物理约束。明斯基认为，我们将能够与外星智慧生物对话，因为他们会像我们一样思考。如果所有的智能生物都面临着相同的基本问题(空间、时间和材料的限制)，而智能的方法是由手头问题的性质决定的，明斯基推断，地外智能将会得出与我们相似的解决方案，也就是表示这些问题的符号系统和操作这些系统的过程，也可以用符号来描述。

当然，如果要说进化完全是由物理定律决定的，那就应该是naïve，因为在进化的轨迹上，机遇扮演着重要而明显的角色。例如，研究表明，6600万年前，小行星撞击导致全球变冷、大规模灭绝以及随后哺乳动物出现的可能性“相当低”。这纯粹是宇宙的厄运，小行星撞击了地球表面相对较小的部分，那里富含碳氢化合物和硫，最终使平流层烟尘和硫酸盐气溶胶窒息了地球。在这种情况下，小行星撞击的地点改变了地球上生命的历史，这是决定论的进化法则永远无法预测的。

重点是，尽管进化的轨迹无法提前预测，但它产生的物种多样性并非无限。这与达尔文进化论的直观解释相矛盾。达尔文进化论认为，自然选择导致“物种形成多样性的趋势”，数量无穷。

相反，科克尔认为，“进化只是编码在遗传物质中的物理原理之间巨大而令人兴奋的相互作用”，而且“这些原理的数量有限……这意味着这一过程的结局也是克制的和普遍的。”

以地球上出现的细胞生命为例。细胞形式是我们可能期望在外星星球上出现的东西，还是外星生物会找到一种不同的自我组装模式?

外星智慧生物可能有一个由六个或更多核苷酸组成的遗传密码吗?这是不可能的。

20世纪80年代，生物学家大卫·梦想家（David Dreamer）利用从著名的默奇森陨石中提取的羧酸证明，这些简单分子加入水中后会自发形成细胞膜。根据科克尔的说法，这表明细胞生命的成分“散布在整个太阳系的富含碳的岩石中”，这意味着“我们可能期望细胞分子在任何原始云中形成，随时准备将它们的原细胞物质运送到任何有大量水等待的行星表面。”后来的实验表明，陨石远非形成细胞膜的分子物质的唯一来源，这表明这种组织方式在宇宙中可能很常见。

类似的物理定律也限制了生物学更基本方面的可能性，比如DNA的结构。DNA最显著的特征之一是它只由四种核苷酸组成——腺嘌呤、胸腺嘧啶、胞嘧啶和鸟嘌呤——它们只能以非常有限的方式结合:腺嘌呤和胸腺嘧啶配对，胞嘧啶和鸟嘌呤配对。只有四个核苷酸或者它们结合成两个碱基对的事实是进化上的意外吗?外星智慧生物的遗传密码可能是由六个或更多的核苷酸组成的，而这些核苷酸可能与组成地球生命DNA的四个核苷酸不同吗?当然，这是一种可能性，但我们有充分的理由相信这种可能性不大。

在等式中加入更多的核苷酸会增加系统可获得的信息量，这意味着更小的分子可以包含与只有四个核苷酸的基因库中更长的分子相同的信息量。当然，权衡的结果是，加入系统的每一对碱基对中，一个给定的核苷酸可以连接一半的碱基的百分比。

例如，在两个核苷酸系统中，每个碱基可以与一半的碱基配对。在一个四核苷酸系统中，每个碱基只能与四分之一的碱基相连，以此类推。因此，科克尔认为，“当你添加更多的碱基时，就很难找到足够不同的碱基，以便在分子复制时容易区分，”这导致了更高的错误率。的确，RNA (DNA和基本蛋白质之间的分子界面)的计算机模型表明，四种核苷酸的适应度最高。

至于碱基对的类型，利用合成核苷酸来扩大遗传密码中的碱基对数量的研究表明，将这些合成碱基对与正常密码交换或添加通常会产生不稳定的结果。然而，在严格的实验室条件下，将合成核苷酸添加到扩展基因序列中的细菌等生物已被证明是稳定的。对许多可能的碱基对进行的实验结果表明，我们在RNA和DNA中看到的四对碱基对经过了优化，以满足其复制的条件，同时也满足了其结构的保存。

如果大脑和它的认知结构实际上是为生物体的具体体验而优化的，这表明外星人会与我们相似的想法根本就不是那么牵强。

丹尼尔·奥伯豪斯(Daniel Oberhaus)是有线他在那里报道太空探索和能源的未来。他是本书的作者外星语言.

改编自外星语言丹尼尔·奥伯豪斯，©2019，麻省理工学院出版社出版。@mitpress。

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