在物种排他性较强的情况下，雄性飞蛾寻找交配对象时将面临复杂的难题。雄性不得不进入虚无缥缈的有效空间展开追踪。有效空间始于雌性身上很小的一点，刚开始是粗略的纺锤形，然后再变回很小的一点，直至最后消失。如果像我们在厨房寻找味道源头那样，沿着味道浓度从稀到浓来寻找，那么大部分情况下雄性飞蛾将无法找到目标雌性。雄性飞蛾利用其他方法达到了与我们的方法同等的效果。雄性飞蛾一旦遇到信息素就会逆风飞行，直到找到正在发出“呼喊”的雌性。中途可能由于风向变化，气味的流动被扭曲以致偏离路线，此时雄性飞蛾就会作锯齿状飞行，从而再次进入有效空间。
这种水平的嗅觉能力在生物界很常见。雄性响尾蛇会通过追踪信息素找到处在发情期的雌性。同时，无论雄蛇还是雌蛇都会不停地吞吐舌头来嗅地上的味道，从而像手握猎枪的猎人一样准确地接近猎物松鼠。
与此同等的嗅觉技能在动物界经常可以观察到，尤其是需要仔细识别的各种情景，人类也不例外。人类母亲可以根据味道识别自己的孩子。蚂蚁只要用两根触角轻抚一下，就能在不到1秒的时间内辨别出接近的工蚁是自己的伙伴还是外人。
有效空间的设计除了在性和识别方面发挥作用，还进化出了可以交流各种情报的功能。负责放哨的蚂蚁能够分泌警戒物质，告知同一巢穴的伙伴敌人正在接近。这种化学物质与信息素和追踪信息素相比，结构更加简单。这种物质被大量释放，有效空间会迅速扩大到很远的范围。这种情况下，无须顾及隐私，反而无论同伴或敌人都能嗅到最好，而且越快越好。要尽可能多地引起伙伴们的警戒心，并尽快采取行动。而一旦感知到警戒物质，斗志昂扬的战士就会奔赴战场，负责照顾后代的蚂蚁则会将幼蚁转移到巢穴深处。
栖息在美洲的悍蚁将信息素和化感素巧妙组合，作为“宣传物质”使用。“奴隶制”在北温带的蚁群中广泛存在。奴役其他蚂蚁的蚁群会首先袭击那些从不奴役其他蚂蚁的蚁群。在悍蚁的巢穴，工蚁从不工作，也不做杂活儿。但如古希腊的斯巴达战士一样，一旦到了战斗的时候，平时的悠哉就会变得凶猛异常。一部分品种的蚂蚁战士能够举起镰刀状的大颚，击穿敌人的身躯。而我在研究蚂蚁奴隶制的过程中，发现了行为截然不同的另一个品种。这种蚂蚁的战士在腹部（蚂蚁三段身躯的最后一部分）拥有肥大的储存囊，囊中存有大量警告物质。它们一旦入侵目标巢穴，就会在通道和蚁房散播信息素。由于化感素的作用（准确来说是假信息素），被攻击的一方会陷入混乱和恐慌，然后撤退。如果是人类，这就像刺耳的警报声从四面八方传入耳内一般。另一方面，攻击的一方并不会陷入恐慌，反而会被信息素吸引过来，接着就会掳走目标巢穴里还处于蛹阶段的幼蚁。从蛹变成蚁的俘虏被烙下烙印，就会把捕捉者当成姊妹，以奴隶的身份度过一生。
在使用信息素这一点上，蚂蚁可能是地球上最先进的生物了。在已知的昆虫之中，没有一种昆虫像蚂蚁一样在触角上拥有嗅觉等多种感受器。蚂蚁可以说是行走的外分泌腺群，且各个腺体都能特化分泌不同种类的信息素。为了控制整个社会，它们会根据不同的品种使用10～20种各不相同的信息素。这只是蚂蚁信息系统的冰山一角。它们有时还会同时分泌不同的信息素来传播更复杂的信息。分泌的时间和地点不同，表达的意思也会有所不同。通过调节分子的浓度，蚂蚁能够实现传递更复杂的情报。比如，根据我的研究，至少有一种栖息在美洲的农蚁，只要有极少量能够感知到的信息素，工蚁就会被吸引到源头。若浓度稍微高一点，蚂蚁就会走来走去兴奋地寻找源头。发出信号的工蚁附近的信息素浓度最高，会使其他蚂蚁极度兴奋，以至不顾一切地去攻击眼中所见的其他生物。
一些种类的植物也会利用信息素进行交流。它们有时会接收到相邻植物释放的标志痛苦的信号，并采取相应行动。被危险的敌人（细菌、真菌、昆虫等）袭击的植物会释放出用于抵御侵略者的化学物质，有些还具有挥发性。相邻的植物在“闻到”相应味道后，即使自身还没有受到攻击，也会做出防御反应。有些种类的植物会被吸食汁液的蚜虫袭击，蚜虫是生活在北温带的一种常见昆虫，造成的危害相当严重。植物释放的气体物质不仅会引发相邻植物的防御反应，还会将蚜虫的寄生宿主寄生蜂吸引过来。其他种类的植物也拥有一些独特的防御策略，如它们可以借助共生真菌缠绕在根部的菌丝，在植物之间传递信息。
连细菌都会为维持秩序使用类似信息素的交流手段，如一个个单独的细胞会结合在一起，交换具有特别价值的DNA。随着群体的密度升高，一部分物种还会产生“群体感应”，感应契机是被分泌在细胞周围的液态化学物质。群体感应会引发合作行为，并形成群落。后者中经常被研究的是生物膜的构建：自由游动的细胞集中到表层，分泌形成包裹整个群体的保护物质。这样的微观社会在我们身边和体内随处可见，最熟悉的应该是未清洗的浴室墙面污垢和没刷干净的牙垢。
一直以来，人类都难以理解这个充满信息素的世界的本质，其原因可以从进化视角简单地加以解释。首先，我们的体型太过庞大，以至于需要做出特别的努力才能理解昆虫或细菌的生态。其次，在进化到智人的过程之中，我们的祖先拥有了可以储存大容量记忆以实现语言和文明起源的大脑。再次，双脚站立解放了人类的双手，使我们能够制造更高级的工具。更大的大脑容量和双脚站立，使得人类头部的位置变得比其他大部分动物都要高（排除大象和有蹄类动物）。结果就是，我们的眼睛和鼻子远离了人类以外的大部分动物。地球上超过99%的物种都太小了且被束缚在地表附近，人类的感知系统很难对其进行捕捉。最后，作为交流手段，人类祖先不得不使用视觉。因为运用除此之外的其他感觉进行交流所需的时间太长了，包括信息素。
总的来说，在人类变得比其他物种优越的进化过程中发生的技术革新，却在感觉这一点上把我们变得不自由了。一直以来，人类都在无法察觉其他几乎所有生物存在的情况下，无所顾忌地破坏着地球的生物圈。即使如此，在人类刚刚诞生不久并扩散到世界各地，人口刚开始呈指数级增长时，问题还不算太过严重。当时人类的数量还很少，使用的也只是陆地和海洋中蕴藏丰富且未被开采的能源的一小部分。当时还有充分的时间和空间允许重大错误的发生，但那样的幸福时代已经过去了。我们虽然无法利用信息素交流，却应该更多地学习其他生物是如何利用信息素展开交流的，这样既可以更有效地拯救它们，也可以拯救我们赖以生存的大部分地球环境。
08 超个体
想
象一下，假如你是在东非野生公园里游玩的一名游客。你拿起望远镜，看到了狮子、大象、水牛和羚羊，即荒漠中典型的大型哺乳动物群体。突然，大陆上最伟大且最不为人知的野生动物奇观在你数米前的地面上出现了：几百万只矛蚁从地底下的巢穴中奔涌而出。它们亢奋、敏捷、不顾一切，如一股混沌而愤怒的河水倾泻开来。刚开始时，它们就像是盲目的乌合之众，但很快就形成了一个向外延伸的纵队，这个队伍太密集了，以至于它们都叠在一起，整体看起来就像是扭曲的绳子。
没有任何生物敢于触怒这一纵队。队伍中每一只掠夺者都在随时准备愤怒地啃噬任何能被视为食物的东西。纵队周围有士兵负责站岗，它们就像大块头的防卫专家，用后脚站立，高举着螯状的上颚。矛蚁们虽然没有领导，行动却井然有序。前锋由前仆后继的盲目工蚁组成，后面的蚂蚁则推搡着它们向前冲。
在离巢穴20米开外的地方，纵队开始呈扇形散开，这些扇形由更小的纵队组成。很快，地面就被由纵队和工蚁组成的网络覆盖，它们大肆狩猎，捕捉着昆虫、蜘蛛和其他无脊椎动物。现在，突袭的目的变得非常明显。蚂蚁是猎食者，它们要尽可能多地捕获小型猎物并把其带回巢穴充当粮食。蚁队也会将那些挡住去路的任何大型猎物整个或分解后带回巢穴：蜥蜴、蛇、小型哺乳动物，甚至传说还有毫无防备的婴儿。矛蚁的残暴行径是有原因的。大量蚂蚁嗷嗷待哺，如果无法满足蚁群的食物需求，整个系统就会很快崩溃。整个种群中，猎食者和工蚁中加起来约有2 000万只不孕不育的雌性。它们都是拇指大小的蚁后的女儿。蚁后因其是世界上体型最大的蚂蚁而广为人知。
矛蚁的种群是迄今为止进化而来的最极端的超个体之一。当你看着它们的时候，恍惚之间，看起来就像是伸出几米长的虚足去吞噬食物颗粒的变形虫。这个超个体的最小单位不像变形虫或其他有机体一样是细胞，而是单独的个体，个体本身是有完整身体结构、六肢齐全的有机体。这些蚂蚁，这些作为最小单位的有机体，彼此利他且完美协调，以至于它们看起来就像是同一个有机体的细胞组织。在自然环境中或者电影中看到矛蚁种群时，你忍不住使用的代词是“它”而不是“它们”。
已知约1.4万种形成种群的蚂蚁品种都是超个体，虽然其中只有少数和矛蚁一样庞大且拥有复杂的组织系统。近70年以来（从我童年开始），我研究了全世界范围内的上百种蚂蚁，有的简单、有的复杂。这段经历让我有资格建议你们如何将蚂蚁的生存方式应用到你们的生活中（但就如你即将看到的，这种经验借鉴实际上是非常有限的）。我们就从我最常被公众问到的问题开始吧：“我应该如何应对我家厨房里的蚂蚁？”我最诚挚的建议是：小心你的脚下，谨慎对待这些小生命。它们特别喜欢蜂蜜、金枪鱼和饼干渣。所以你可以撒一些在地上，然后仔细观察第一个发现残渣的成员，看它如何通过制造附有味道的小径回去报告种群。当一个小纵队随着它爬出巢穴的时候，你就会看到奇异的社会行为。不要把厨房里的蚂蚁当作害虫，而要把它们当作你个人的超个体客人。
第二个我常被问到的问题是：“我们能从蚂蚁身上学到什么道德价值呢？”我只能斩钉截铁地回答：没有。人类根本没有需要效仿蚂蚁的地方。只有一点：所有工蚁都是雌性，雄蚁每年只有在繁育的时候会在巢穴中出现一次，而且是十分短暂的一段时间。雄蚁貌不惊人，拥有一对翅膀、大大的眼睛、小小的大脑和占据它们身体很大一部分的生殖器。雄蚁在巢穴中从不工作，终生只有一个作用：为那些处于繁殖期飞出巢穴交配的处女蚁后授精。雄蚁只为超个体的单个职能而生：飞行的繁殖机器。在交配期间或去往交配的路上（对于一只雄蚁来说，抵达蚁后往往意味着一场大战），雄蚁是不允许回巢的，并且在几小时内便会死去，沦为捕食者口中的猎物。说到道德启示，虽然像大多数受过良好教育的美国人一样，我也提倡性别平等，但是像蚂蚁那样的交配方式简直是女权主义的暴行。
除此之外，许多蚂蚁还吃它们同胞的尸体。这已经很糟糕了，但是我不得不告诉你，它们还吃受伤的同胞。你可能曾目睹因为被你不小心或故意踩到而受伤或被杀死的蚂蚁被其同胞带回巢穴的情景，你或许认为这是可歌可泣的战场友谊，然而其真实目的却是残酷的。
当蚂蚁逐渐长大，它们会花更多时间在巢穴外侧的蚁房或通道里活动，并且更倾向于担任危险的捕食任务。它们也会首当其冲地迎击敌对的蚂蚁和其他入侵巢穴入口附近领地的敌人。这里也体现出了人类和蚂蚁的一大差异：人类将年轻男性送到战场，而蚂蚁则将年老的妇女送到战场。这里没有什么值得学习的道德价值，除非你想找一种更廉价的养老方式。
生病的蚂蚁和年迈的蚂蚁会移动到巢穴的边界或外部。那里没有蚂蚁医生，它们离开蚁穴也不是为了寻找蚂蚁诊所，只是想避免感染蚁群中的其他成员。一些蚂蚁死于真菌感染和吸虫感染，任病菌在自己身上繁衍后代，这一行为也常常被误解。如果你看了太多好莱坞的外星人入侵和僵尸电影，那么你就会像我一度想的那样，猜测寄生虫是不是控制了宿主的大脑。然而，现实远比想象更加简单明了：生病的蚂蚁有离开蚁穴来保护其他成员的遗传倾向，而那些寄生虫只是进化出了利用蚂蚁的“社会责任”的本事。
所有蚂蚁品种中拥有最复杂的社会组织，并且在所有动物中最富有争议的，是生活在美洲热带地区的切叶蚁。从墨西哥的低地森林、草地到气候温暖的南美，你都能找到明显的由红色、中等大小的蚂蚁组成的长队，其中许多蚂蚁还带着刚刚切下的叶片、花瓣和嫩枝。它们吸食树汁，但不吃固体的新鲜植物。它们将植物运到巢穴深处，并将其转化成复杂的海绵状结构，再在这些物质上培养自己能够进食的真菌。从植物原材料的搜集到最终产品，整个过程都在流水线上由各个“专家”完成。地面上的切叶蚁体型均为中等大小。它们在向巢穴运输货物的过程中无法保护自己，经常被寄生苍蝇骚扰。那些苍蝇急着在切叶蚁身上产卵，将来孵化出的蛆虫就会啃噬切叶蚁的肉体。这一危机在大部分情况下是被骑在“搬运工”切叶蚁身上的姊妹工蚁解决的。工蚁就像象夫一样，用后脚驱赶着苍蝇。回到蚁巢后，体型比采集者稍微小一点的工蚁会将植物碎片切成1毫米大小。然后，更小的蚂蚁再将它们嚼碎后加入自己的排泄物当作肥料。接着，体型更小的蚂蚁负责用粘稠的结块去建造“花园”，和那些“抗蝇卫士”一样大小的工蚁则负责在“花园”里种植和培养真菌。
另外还有一种切叶蚁的阶层，由最大的工蚁组成。它们庞大的身身躯上长有发达的内收肌，可以为刀片状的上颚提供足以切开皮革的力量（更别提人的皮肤了）。它们看起来足以应对那些最危险的捕食者，包括食蚁兽和其他一些有一定体积的哺乳动物。这些“士兵”蛰伏在蚁房深处，为整个蚁穴随时可能面临的重大危机养精蓄锐。在最近一次前往哥伦比亚的田野调查中，我偶然之中不费吹灰之力就把这些残暴的蚂蚁带到了地面。
切叶蚁的巢穴就像是一个庞大的空调系统。接近中心的通道积累着被“花园”和依赖其生存的数百万蚂蚁加热的、充满二氧化碳的空气。随着空气被加热，由于冷热空气引发的对流就会从上面的开口处向外扩散。同时，新鲜的空气会通过入口进入巢穴边缘的通道中。观察过程中我发现，如果我向边缘的通道吹气，将我的哺乳动物气息输送到巢穴中心，那些大头的“士兵”便会爬出来见我。不过我也承认，这些观察并没有什么实际用处，除非你喜欢被可怕的蚂蚁追逐的刺激感。
蚂蚁、蜜蜂、马蜂、白蚁等高级的超个体在几乎纯粹的本能基础上实现了对文明的效仿，而且它们用的是仅有人类大脑百万分之一大小的大脑来实现的，依靠的是很少一部分本能。这里不妨想象一下，超个体进化就像搭机械积木，一些基础零件用不同的方式组合就能制造出各式各样的结构。那些生存下来并高效繁衍后代的超个体，如今正向我们展示着令人类眼花缭乱的、极其精巧的复杂性。
那些进化出超个体种群的幸运物种是非常成功的。目前已知的20 000种社会性昆虫（蚂蚁、白蚁、群居蜂和马蜂等）只占已知100万昆虫物种的2%，但它们的个体数量却占到了整个昆虫生物总量的3/4。
但是，复杂性必然伴随着脆弱性。这让我想到另一个超个体里的明星——家养蜜蜂及其道德启示。当疾病侵袭单独个体或和我们有共生关系的弱社会性动物时，如鸡、猪和狗，它们的生态系统的简单程度是可以通过兽医进行诊断然后解决的。相反，蜜蜂的生态系统在我们的动物伙伴中是最复杂的。它们适应环境的历程十分曲折，每一个小小的差错都可能反应在整个种群生态循环的其他地方。蜜蜂种群的生态之棘手，给欧洲和北美洲带来了混乱，威胁到当时大量农作物的授粉和人类的粮食供给，这反映出超个体身上普遍存在的本能性缺陷。
你可能偶尔听到有人将人类社会描述成超个体，这可能有点夸张了。人类社会有合作、劳动分工和其他频繁的利他行为，这是事实。但社会性昆虫完全是被本能所支配的，而我们是将劳动分工建立在文化传播基础上的。另外，和社会性昆虫相比，人类又过于自私，不像是有机体中的细胞。几乎所有人都在追寻自己的归属。他们渴望繁衍生命，或者说至少享受以繁衍为目的的某种形式的性爱。人类永远反抗奴隶制，他们不会容忍自己像工蚁那样被对待。
09 为何微生物统治了宇宙
在
太阳系之外存在着某种生命形式。有专家认为，至少在距离太阳100光年以内、围绕恒星运行的少数类地行星上生命是存在的。无论这些猜想是积极的还是消极的，其存在的直接证据将很快被发现，或许就在一二十年内。证据将通过测定母星的光穿过行星大气层时的光谱获得。如果从中分析出“生物信号”（biosignature）——一种只有有机体才能产生的气体分子，或者发现其存在量远比无生物气体丰富，外星生命的存在就不再是一个理论上严谨的假说，而是变得非常有可能了。
作为一名生物多样性领域的研究人员，以及作为一个天生的乐天派，我相信地球的历史本身就可以为地外生物学说增添可信度。随着地球环境变得更加适宜，生物总量也在急剧增加。我们的星球大约诞生于45.4亿年前。在地球表面环境变得稍稍适宜后，即在1亿～2亿年之间，微生物很快就出现了。从不适宜到适宜的过程对人类而言，就像永恒一样漫长，但对将近140亿年的银河系历史来说，这就是一夜之间的事情。
我需要承认，地球的生命起源只是广袤宇宙中的一个基线。但是，那些使用越发复杂的技术专注于探索外星生命的天体生物学家认为，我们所处的银河系中有少数、甚至是大量行星拥有与地球相似的生物基因。它们所需的条件是行星上存在水并且处于“宜居带”，即不能离母星太近，热如炙烤，也不能太远，常年冰封。我们还需注意的是，一个行星现在宜居，并不意味着它向来如此。另外，看似贫瘠的表面上也可能存在一部分适合有机物的宜居地。最后，生命也可能起源于不同于组成地球有机体的能源或基因的化学元素。
那么，我们不可避免地会得出这样一个预言：无论外星生命生存的环境如何，无论它是生息于大地还是海洋，抑或在绿洲中苟延残喘，其中一定存在大量的微生物。在地球上，这些有机体，即小到肉眼无法观察的庞大群体，包括大部分原生生物，如变形虫和草履虫、微型真菌和藻类，还有其中最小的细菌、古生菌（外表和细菌相似但基因截然不同）、原生动物（最近才被生物学家发现的非常微小的原生生物）和病毒。为了给你一个大小的概念，你可以想象上万亿个身体细胞的其中一个细胞、一只变形虫或者单细胞藻类是一座小型城市，一个典型的细菌或者古生菌就是一个足球场的大小，而病毒则和足球差不多。
地球上的微生物群是极其顽强的，能够占据看似危险地带的栖息地。如果有一名外星天文学家在扫描地球，那他可能不会发现生长在海底超过沸点的翻滚岩浆中的细菌，或者在pH值与硫酸接近的矿井涌水中存在的细菌；他也无法发现近似火星表面的南极洲麦克默多干谷中丰富的微生物有机体，这里可是除极地冰盖之外地球上最不宜居的地方；他也不会注意到耐辐射奇球菌，一种地球上的细菌，极其耐辐射，以至于在辐射状况下，承载它的培养皿在最后一个细胞死去之前就变色裂开了。
太阳系中的其他行星有可能孕育这些地球生物学家口中的“极端微生物”吗？在火星上，早期海洋可能孕育了生命并使它们在深层地下水中幸存至今。这样的情况在地球上也可能存在。高级洞穴生态系统充斥在所有大陆上，这样的生态系统至少包括微生物，大部分都包括昆虫、蜘蛛，甚至鱼类。它们无论是生理结构还是行为模式都适应了完全黑暗且贫瘠的生存环境。更令人印象深刻的是黏质物，它们从地表附近沿着土壤和岩石的缝隙向内延伸，最深蔓延达1.4公里，其中包含从岩石的新陈代谢中汲取营养的细菌。以黏质物为食的是最近发现的地底线虫的新品种，一种在地上随处可见的小虫子。
除了火星之外，我们还可以到太阳系其他地方寻找有机体，至少是那些包括被我们称作“极端微生物”的生态系统中寻找。在土卫二或冥王星的卫星上的冰泉附近，或底下的小岛上寻找微生物都是很有道理的。当机会来临时，我认为我们应当调查木星各个卫星上存在的海洋。所有卫星上的景象都是冰封万里，它们的表面可能是寒冷荒凉的，但在一定的深度下面，都应该足够温暖去孕育液态有机体。只要有心，我们终将钻开冰层到达水层，就像现在科学家在南极东方冰湖那几百万年来一直存在的冰盖上进行的探索一样。
终有一天，可能是在21世纪内，我们，或者更可能是我们的机器人，会去这些地方寻找生命。我相信我们必须且一定会去，因为人类的精神集体若失去了可开拓的前线便会枯萎。对于远征和历险的渴望是刻在我们的基因里的。
那些不断向外开拓的天文学家和生物学家的最终命运肯定是要奔向宇宙的远方，远到我们难以理解的程度，奔向那些可能孕育生命的行星。由于深层太空是透光的，所以寻找外星生命并不是空谈。在2013年之前，在开普勒太空望远镜和其他太空望远镜，以及最强大的对地望远镜搜集的大量数据中，我们还只是可以找到潜在的目标。而到2013年中期，我们已经探测到了大约900个太阳系外行星，而在不久的将来，预计还会有上千颗行星被发现。
最近的一个推测预计（推测法的运用在科学中是有风险的），有1/5的恒星周围围绕着和地球同等大小的行星。事实上，我们目前为止探测到的最常见规模的星系，往往包括大小是地球两到三倍、重力与地球相似的行星。那么，这个事实告诉了我们有关外太空中潜在生命的什么信息呢？首先，我们估计距离太阳10光年的距离内存在10个各种各样的恒星，而100光年内有15 000个，250光年内有260 000个。将地球生命地质年代的生命起源作为线索，那么我们得出的距离太阳100光年内孕育生命的行星存在的总数有几十到上百这个结论是合乎情理的。
哪怕是发现最简单形式的外星生命，对于人类历史来说都是质的飞跃。对人类自身来说，这种发现可以确定人类在宇宙中的地位在形式上是极其卑微的，而在成就上又是极其伟大的。
假设这样的有机体在太阳系随处可见，科学家将极其渴望去解读外星微生物的基因序列。这一步可以借助机器人来实现，省去了将有机体带回地球的麻烦。这将揭示有关生命基因序列的两个相对立的猜测中哪一个才是正确的。一方面，如果外星微生物的基因序列和地球上的不同，那么它们在分子生物学级别上就有着明显的区别。而如果这件事情发生了，就意味着全新的生物学学科的诞生。我们不得不得出这样一个结论：地球上存在的基因序列可能是全宇宙中唯一的一种，并且其他星系的基因序列因适应环境而诞生的方式，和地球生物完全不同。另一方面，如果外星生物的基因序列和地球有机体的基本相同，那么这就提示（还不算证明）了无论在何处，生命只能起源于和地球相同的唯一一种基因序列。
另一种假设是，一些有机体在冬眠状态下度过了几千甚至上百万年，以某种方法躲过了宇宙射线的辐射和太阳高能粒子的热浪，实现了星际远航。微生物的行星际、甚至恒星际旅行，即所谓的“泛生论”，听起来就像科幻小说，我刚开始接触它的时候还有点畏缩，但我知道我们至少应该把它看作一种可能。我们对于那数量庞大的细菌、古生菌和病毒知道的少之又少，以至于对太阳系内或系外存在的适应进化的极端状况妄加揣测。事实上，我们现在知道一些地球上的细菌正准备成为太空旅行者，即使至今（可能）还没有成功的。大量的细菌生存在海拔6 000～10 000米的大气层的中上层。有关于它们是在空中繁衍生息，还是暂时被气流从地表带到了那里的问题还有待考察。
现在可能是时候在地球大气层不同高度撒网去捕捉那些微生物了。这种网应该由上好的薄膜组成，由卫星牵引，覆盖几十亿立方千米的太空，还可以折叠起来回收分析。这样的太空突袭可能会给我们带来惊喜的结果：即使是地球细菌中最新的、异常的物种都可以忍受最恶劣的环境；或者，根本不存在这样的物种。无论得到哪种结果，这一突袭都是值得的。这会帮助我们找到宇宙生物学领域两个关键问题的答案：目前地球上的生物可以生存的最极端的环境是什么？有机体有可能在环境相对险恶的其他地方诞生吗？
10 外星人的肖像
接
下来，我将要讲述的一切都是推测，但又不仅仅是推测。通过对地球上大量物种和地理学历史的研究，然后将其扩展到其他星球上可能合理存在的同等生物上，我们可以对外星智慧生物的外表和行为进行一个粗略的速写。看到这里，请你们先不要弃我而去，也请不要对这种方法嗤之以鼻。相反，不妨围绕这一主题展开一场科学游戏，在这个游戏里，规则会不断改变以适应新的环境。这个游戏值得一玩。尽管事实上从长期来看，联系到发展至人类智慧水平或者更高等的外星生物的概率低到可以忽略不计，但作为游戏的回报，我们可以得到一个关于人类物种来龙去脉更清晰的图像。
谈到外星人，人们往往会以为这不过是好莱坞电影的题材，并且很容易想到《星球大战》创造出来的噩梦般的怪物，或是《星际迷航》中美国朋克装扮的演员。毕竟，我们是这样认识有关外星微生物的：在宽泛的概念下想象与地球上的细菌、古生菌、病毒同时代的原始生物的存在。然后科学家可能会很快找到这些微生物在其他星球上存在的证据。而想象与人类同等智慧水平或更高水平的外星智慧生物的起源则是另一件完全不同的事。关于进化最复杂的部分在地球上只发生过一次，而后，只有在经历了超过6亿年进化后，动物物种生命才产生了巨大的多样性。
动物在进化到像人类这样的智能程度之前，必须先经过一个建立巢穴的步骤，以此作为屏障，并且还要发展出分工合作、互惠互利的生活模式。但在整个生物史上，只有20种动物达到了这个阶段，实现了复杂的社会分工。其中，3种达到这一最终初步水平的物种是哺乳动物，更确切地说是两个物种：非洲鼹鼠和智人，后者是非洲猿人的一个分支。20种在社会组织方面高度成功的物种中有14种是昆虫，剩下3种是在珊瑚中居住的海虾。没有任何一种非人的动物拥有足够大的身体，因此它们潜在的脑容量也不够大，而这是进化出高级智慧生物所必需的。
从古人类到智人的发展，是我们遇到的独特的机会和格外的好运气相结合的结果。事实上，我们当初很有可能到不了这个程度。自从人猿分离以来的600万年中，如果所有与现代物种直接相关的物种都发生灭绝，那么下一个达到人类智慧水平的物种的出现还需要上亿年的时间。考虑到地质学上每个哺乳动物物种平均有50万年的进化历史，这是一个可怕的可能性。
在太阳系之外，也必须具备这些条件才可能有生命诞生，所以外星智慧生物的存在是难以置信的，事实上也是稀少的。考虑到这种情况，假设外星生命确实存在，那么在离地球多远的地方可能发展出人类或更高智慧水平的外星生物，就是一个合理且值得思考的问题了。请允许我进行一个有根据的猜测。首先，数以千计的大型陆生动物物种在过去的4亿年中在地球上蓬勃发展，这其中除了自发进化外别无他物。其次，尽管有20%或更多的恒星系统有可能被类地行星环绕，但只有其中很小的一部分可能存在液态水并拥有“金发轨道”（提醒：不要距离恒星太近以防被炙烤，也不要太远以防长期低温）。
无可否认，这些证据微不足道，但它们给了足够的理由使我们怀疑，高等智慧生物在距太阳10光年内的10个恒星系统内是否已经进化出来。这里存在一个虽然微小但无法确认的可能性，即进化发生在距离太阳100光年，半径涵盖15 000个星系的地方。在250光年（涵盖260 000个星系）的范围内，这一概率戏剧性地提升了。这一距离使不确定性和微小的可能性变成了很有可能。
就像许多科幻小说作者和宇航员所设想的那样，我们也可以认为拥有高度文明的外星生物确实存在，即使我们之间存在几乎无法理解的距离。那他们可能是什么样子的呢？请允许我进行第二个有根据的猜测。我们把进化以及遗传的人类天性的特殊属性和已知的数以百万计的其他物种，通过它们在地球生物多样性中的适应和调整结合起来，我相信，创造一个生活在类地星球上的、与人类智慧水平相当的外星人的假设肖像是可能的。这个肖像虽然可能非常粗糙，却是符合逻辑的。
从根本上说，外星智慧生物是陆地生物，而不是水生生物。在生物进化到人类智慧文明之前的最后的上升过程中，他们一定已经在有控制地使用火或其他易于运输的高能量源，以便在最初阶段发展技术。
外星智慧生物应是体型相对较大的动物。从地球上最聪明的陆生动物判断，按降序排序，它们分别是猴子、猩猩、大象、猪和狗，生活在与地球同等质量或质量接近行星上的外星智慧生物应该从体重10kg～100kg的祖先进化而来。物种间较小的身体意味着平均较小的大脑，也伴随着更差的记忆储存能力和更低的智力水平。只有大型的动物才拥有足够的神经组织，因而也更加聪明。
外星智慧生物在生理上应具有视听功能。正如人类自己，外星智慧生物先进的技术使得他们能够在电磁波谱的广泛扇区内以不同频率交换信息。但一般而言，他们和我们一样，都是通过采用一部分狭窄的光谱产生的视觉，以及由空气压力波产生的听觉进行思考或交谈。二者对于快速的交流而言都是必要的。外星智慧生物独立的视觉，可能使他们可以以蝴蝶的方式利用紫外线看待这个世界，或可以看到其他在人类感知到的光波频率之外尚未被命名的原始色彩。他们的听觉交流也许可以被我们立即感知到，但是也很有可能使用正如螽斯或其他很多昆虫的过高音调，或者使用如大象般低沉的音调。
在外星智慧生物赖以生存的微生物世界，以及大部分可能的动物世界，大多数交流是通过分泌携带信息的、具有不同气味和味道的信息素完成的。但是，外星智慧生物使用这种方式的频率应该比我们更低。尽管通过有控制地释放气体来传递复杂信息在理论上是可能的，但频率和幅度调制要求创造出一种跨越幅度较小的语言。
最后，外星智慧生物有可能理解面部表情或肢体语言吗？当然。那思想波呢？不好意思，除了神经生物学技术之外，我没有看到任何思想波存在的可能性。
外星智慧生物的头应体积较大并且位于前端。地球上所有陆生动物的身体都是以某种角度延伸的，大部分两侧对称，身体左右两侧互为镜像。所有陆生动物的头部都拥有接受主要感觉输入、快速扫描和整合并采取行动的大脑。外星智慧生物应该也是一样。他们的头部和身体其他部位相比也是相对较大的，拥有存储海量记忆的特殊腔室。
外星智慧生物应该拥有中等大小的下颚和牙齿。在地球上，沉重的下颌骨和巨大的牙齿是依赖粗糙植被为食的象征。獠牙和角意味着对天敌的防御或是与同物种雄性的竞争，又或者二者兼有。在进化的上升过程中，几乎可以确定的是，外星智慧生物的祖先赖以为生的是合作和策略，而不是蛮力和战斗。他们也很可能是杂食性的，正如人类一样。只有丰富的、高能量的肉类和蔬菜食谱可以产出大量人口所需的海量食物，为最后的进化做好准备。在人类社会中，这一变化与农业、村庄和新石器革命时期制造的其他装备是同时产生的。
外星智慧生物可能拥有高度发达的社会智力。所有的社会性昆虫（蚂蚁、蜜蜂、黄蜂、白蚁）和大部分智慧哺乳动物都生活在成员稳定，同时存在竞争和合作关系的群体中。适应一个复杂且快速变动的社会网络给了群体和组成群体的个体成员以进化优势。
外星智慧生物拥有少数可以自由运动的附属肢体，这些附属物通过坚硬的内部或外部骨架组成的铰链获得了杠杆作用下的最大力量（正如人类的肘部和膝盖），并且至少拥有一对用于敏感触摸和抓取的结构。自从4亿年前最初的肉鳍鱼类出现在地球上开始，所有的后代都拥有四肢，从青蛙、蝾到鸟和哺乳动物。进一步讲，地球上最成功和最丰富的陆生无脊椎动物无疑是昆虫，它们大多拥有6个运动器官，蜘蛛则拥有8个。少部分附属肢体看上去相当不错。此外，只有黑猩猩和人类发明了人工产品，并根据不同的文化在本质和设计上实现了诸多变化。之所以可以做到这一点，都是因为具备多功能的柔软手指。我们很难想象任何一个用喙、爪子和刮具建造的文明。
外星智慧生物应该是道德化的。基于某种程度的自我牺牲形成的群体成员之间的合作，是地球上高度社会化的物种之间的法则。这起源于在个体和群体两个水平上的自然选择，尤其是后者。外星智慧生物也会具有这种天生的道德倾向吗？他们会把这种倾向扩展到其他生命形式，正如我们在生物多样性保护方面所做的那样吗（尽管不完美）？如果他们早期进化的推动力和我们是相似的，我相信他们将基于本能拥有相对道德的生活准则。
可能你已经发现了，迄今为止，我试图设想的都仅仅是处在文明开端的外星智慧生物。这相当于一幅新石器时代的人类肖像。在这一时期之后，人类物种将以文化进化的方式生存，经过上万年之后，从分散的村庄文明雏形进化到了如今的技术科学全球社区。仅仅靠侥幸，不仅是几千年前，甚至是几千万年前，外星文明很可能实现了同样的飞跃。既然已经拥有与我们相同的智力，甚至更高，那么他们有没有可能早已设计了遗传密码来改变自己的生物学特征？有没有扩充他们的个人记忆能力，并在减少旧情绪的同时发展出新的情绪，从而为他们的科学和艺术新增无限的创造力？
我认为不会。人类也不会如此，除了修正致病突变基因。我想，改造人类的大脑和感觉系统对于我们这个物种的生存是不必要的，甚至在某种意义上看来是自我毁灭的做法。在我们已经可以通过几个按键获得所有的文化知识之后，在我们已经发明了可以在思想和行动上胜过机器人之后，又有什么可以留给人类自身呢？这里只有一个答案：我们将选择保留目前已经存在的、凌乱的、自相矛盾的、充满内部冲突和拥有无尽创造力的人类思想。这是真正的创造，在我们意识到其本身的存在或是了解它的意义之前，在实现移动打印和太空旅行之前，我们就被赋予了这样的天资。我们之中将存在保守派，选择不再发明一种嫁接在我们脆弱的、不稳定的旧思想上，或取而代之的新思维。而且我发现，相信聪明的外星智慧生物拥有同样的原因是令人欣慰的，不管他们在哪里。
最后，如果外星智慧生物知道地球的存在，他们会选择将地球开拓为殖民地吗？理论上讲，在过去的数百万年或数亿年中，这似乎是随时有可能出现并且是可预期的。假设自从地球的古生代起，一个外星征服种族在我们的临近星系出现。像我们一样，他们一开始也是被侵入所有可以到达的宜居世界的冲动所驱使的。我们假设这种向往宇宙生存空间的驱动力源于上亿年前的一个古老星系，那些智慧生物从发射到成功到达第一个宜居世界花了上万年时间。从那里开始，伴随着技术的完善，殖民者又花费了上万年，致力于推出足够的舰队以占领另外10个行星。以这种指数级增长的速度持续至今，那么这种霸权应该早就统治了银河系的大部分地区。
我将要给你一些充分的理由来解释为什么“银河征服”从未发生，甚至从未开始，以及为什么我们可怜的星球尚未也永远不会被殖民化。地球已经被无菌机器人探测器访问的微弱可能性确实存在，或是在遥远的将来有可能被访问，但是这些访问将不会伴随它们的有机创造者。所有的外星智慧生物拥有其致命的弱点。他们的身体几乎肯定会携带微生物组，这些共生微生物的整个生态系统正如我们的身体赖以为生的那些。
这些外星入侵者也会被迫携带农作物、藻类或是其他可以收集能量的有机物，至少是可以提供食物的合成有机体。他们也将提出正确的假设：地球上任何一个动物、植物、菌类和微生物的本土物种对他们和他们的共生物来讲都可能是致命的。因为我们和他们生活的两个世界在起源、分子机制、产生生命形式而后通过殖民汇集的无尽的进化方式上存在着根本性区别。外星世界的生态系统和物种可能与我们的完全不兼容。
结果可能是一场生物世界的严重事故。首先毁灭的将是外星入侵者。人类和地球上所有的动植物，这些地球上的本土居民适应得如此良好，将只会受到微小的、局部的影响。星球之间的冲突将不同于澳大利亚和非洲之间或是北美和南美之间动植物物种之间的交流。确实，最近由人类物种所引发的洲际物种混合给当地的生态系统带去了巨大的破坏。
许多殖民者是作为入侵物种存在的，尤其是在被人类破坏的栖息地。有些入侵物种甚至会设法使当地的物种灭绝。但比起外星智慧生物因为不适应地球环境所遭受的严重后果来说，这并不算什么。为了把一个宜居星球殖民化，外星人将首先消灭星球上的所有生命，包括微生物。无论如何，在“家里”多留几十亿年才是更好的选择。
这也为我们提供了另外的原因，可以使我们这个脆弱的星球对天外来客无所畏惧的。外星智慧生物足够聪明，在探索太空的同时他们也能够理解生物殖民固有的野蛮而致命的风险。他们将会意识到：为了避免种族灭绝或使自己的星球恶化到难以忍受的地步，他们在星际旅行前就必须拥有可持续发展和稳定的政治系统。他们可能已经选择了探索其他适合生命生存的星球，非常谨慎地使用机器人，但是并不会实施侵略。他们并不需要如此，除非他们的星球家园即将毁灭。然而，如果外星智慧生物确实已经发展出星际旅行的能力，也将发展出防止星球毁灭的能力。
如今，我们之中的太空爱好者相信，人类可以在“使用”完一个星球之后移民到另一个星球。他们应该留意那些我认为对于我们和外星智慧生物而言通用的原则：只存在一个适宜居住的行星，因此对物种来说只有一个永生的机会。
11 生物多样性的崩塌
这
个行星上有着丰富多彩的生命，也就是我们今天看到的生物多样性。我们可以把生物多样性看作一个悖论，这个悖论包含的主要矛盾是：人类在消灭越多物种的同时，科学家发现的物种也越多。但是，正像融化印加黄金的征服者一样，人类已经认识到这种伟大的宝藏必将消耗殆尽，并且这样悲惨的结局将很快发生。这样的认识带来了如下困境：人类是否要为了后代的福祉而停止这种破坏，或者相反，仅仅为了满足眼下的需求而继续改变地球。如果我们选择了后者，地球将鲁莽地、不可逆地进入被一些人称作“人类世”（anthropocene）的新时代，这是一个除了人类以外，其他所有物种都是人类的附属品的时代。我更愿意把这种悲惨的未来称作“孤独世代”（Eremocene），也就是“寂寞时期”（Age of Loneliness）。
