当探索宇宙的分子时，我们怎么会识别生命的？生命的化学物质一定得有点儿奇妙之处。

钢琴家阿图 · 西纳贝尔说过：“特色只是在五度音程左近才能显示出来”。对于生命来说，同样是如此。估计是活着的某一对象，只有当它足够大时，才能识别出“生命”来。那么，该对象到底需多大呢？我们到底需要多少有关的信息呢？

探索宇宙遥远处的生命时，仅能获得极有限的信息——在一些行星的大气中或星际大分子团中，或许能检测到几种分子。在这种情况下，我们怎么能判断这几种分子是生命有机体的一部分，还是生命有机体的产物呢？更合适一点说，什么样的观察结果会解除我们的怀疑呢？

许多人会主张，去寻找尽人皆知确与生命有关的那些分子——如作为蛋白质基本单元的20种（左旋）氨基酸，或已知的一切生物中均存在的少数几种糖类分子。所谓“生命分子”，应该是一组独特的分子。如果一个污斑只含有生命分子而不含其它分子，则毫无疑问它就是（或过去是）“生命”。如果说，在地球以外寻找生命是一种奢望的话，那么，听说在那里有若干生命分子，哪怕是混入其它物质的，也就算很不错了；即使只有几种蛋白质中的氨基酸，也就值得探索一番了。

这一些听起来似乎都明白而实在。但仍然有令人困惑的境地，我们总得依靠我们所真正了解的事物。也许，像含碳球粒状陨石的情况实在是再现实不过了。这是些含有有机分子的陨石，每隔几年就会有一两颗陨石掉到地球上来，因此可以在实验室里进行彻底的检验。早先的分析表明，在陨石里含有氨基酸，而且正是构成蛋白质的那一些氨基酸，且包括结构很复杂的在内。这种情况曾使人们着实兴奋了一阵子。

这些有机分子的污迹是不是生命的证据呢？毫无疑义，回答是肯定的。原来这些污迹是兴奋的研究者的带汗指纹。严密一点说，原来它们是来自地球的污染物，只不过是一些较为复杂的氨基酸（左旋的）而已。剩下来还有不少真正是陨石本身含有的氨基酸，但目前认为它们不能算作生命的标志。我们知道不少某些氨基酸的方便制法，而含碳球粒状陨石中的氨基酸（有右旋和左旋的）正是已知方便制法的这样一些氨基酸……

现在普遍的看法是：作为生命的标记，一个分子或一组分子不仅必须是属于某一大类物质（如氨基酸），而且还得有点儿不易用一般的物理化学过程所能解释的奇妙之处。不妨这样说：不仅必须是“乐曲”，而且还得有点儿“特色”。

有点儿奇妙

但是，对这种看法，我只同意一半。这倒不是因为“奇妙”这一辑念的模糊，而是不赞同强调生命分子一定得属于一些特种物质——氨基酸或诸如此类的物质。说奇妙，的确是得有点儿奇妙。现在让我用想象试验（确切一点说，是想象观察）来说明这问题。

设想第一艘停靠在火星上的海盗式着陆舱宇宙飞船。它正在进行试验工作，摄像，把信息发回地球，一切平安无事。特别有趣的是一些看上去很坚硬的石子儿。一天有一颗石子轻捷地滚过宇宙飞船，碰了一下飞船。

任何人也不会等到做了化学分析以后才把这石子状的物体称作“生命”。当然，弄清楚它是否含有氨基酸是颇有意义的事，但实际上人们已经作出了判断——火星上确有生命存在。很难说出作为“生命”的物体必须有多奇妙或什么样的奇妙之处——但我们想象中的石子儿是够标准的了。

如果我们能精确的指出名副其实的生物的必要和充分的特性，那么，我们是否就能够限定能造出生物的各种物质了呢？

不妨乐观些地回答：有可能、只要一想起生命，人们就试图“解释生命”。远溯至1937年，N. W. 皮里发表了题为“‘生命’和‘活着的’等类术语毫无意义”的文章，想阻止人们去解释生命，曾一度中止了人们解释生命的念头。人们或许会鸣不平说：这些术语并不是毫无意义的，否则也不会被吸收进有意义的句子中去了（皮里本人就常常应用这些术语）。不过，“生命”的确是一个模糊的概念，至少是界限很不清楚。我认为，我们可以这样说：在进化的早期阶段，“生命”便逐渐被看清楚了（对于假想的观察者来说），无疑远在任何一种能够传输信息的术语出现以前——尽管究竟什么时间可能有争议。

尽管困难重重，但宇宙中生命的纯化学识别还是可能的。的确，在原则上这是容易——甚至用不着规定要注意何种分乎，也不用去多考虑要注意有何种奇妙。为了说明这一原则，让我们来看一次想象试验，更确切地说，是一次想象探索。

一位天体化学的收集家，决定要把我们银河系中的所有分子加以整理然后陈列出来，为此，他一直在建造一个多维陈列室，室内为每种可能存在的分子准备了相应的盒子、架子或位置。室内作这样的布置，使得小分子的位置靠近中心点——如H₂、CO、OH等分子微粒全都靠得很近。分子愈复杂，其位置离起点愈远。并按类型不同，特别是按含有的原子不同作不同方向的分布。大体上，分子愈大，其位置愈靠外，因为随着分子的增大、其复杂性也往往增大，不过有重复特性的结构，如聚合物和晶体，则被认为复杂性较低。陈列室管理人员制定了一条经验法则：如果一个分子（哪怕是大分子）可以简单地描述的话，则它就应该陈列在接近起点处。

当我们来到陈列室时，我们的天体化学收集家已经把他的整个多维陈列室标明为“包罗一切分子在内的空间”，并刚刚把银河系的每个分子放好。

当然，中心区塞得格外满。或许盒会被塞进多达10⁶⁰个氢分子，CO、H₂O和CH₄等位置上的分子也非常多。甚至像CH - 类基团的盒子也会塞得满满的。由中心略向外移，密集度即急剧降低，不过仍然没有空的位置。要向外走多远才能偶尔发现一个空位呢？

在相应于很不稳定的分子的方向，你或许不必走很远。甚至，即使在很稳定的分子占有原来位置的理想空间的区域里，很快就会有相当多的空位，只要考虑通常认为最稳定的一类分子——烃类，就会明白这一点。就让我们来考虑由碳原子和氢原子以单键结合的那种烃（根本不存在环），亦即像：

这样的分子。

这仅仅是把六个碳原子和十四个氢原子组合起来的五种方式中的一种，这样每个碳原子有正常的四个键，每个氢原子只有一个键。因此相当于C₆H₁₄，是总共为五个位置的一组。由中心稍向外一点，在大体同—方向上，我们将会遇到一组相当于C₉H₂₀全部组成方式的35个位置（不考虑立体异构体）。继续向外至C₄₀H₈₂处，将会有60万亿个以上的位置，恰好容纳C₄₀H₈₂的所有异构体。宇宙中烃类十分普遍，所以我敢断言，这些位置绝大多数是塞得满满的。

离塞得过满的中心不要很多步，就是C₂₀₀H₄₀₂—带区域。但当你到达这里的时候，实际上所有的位置都将是空的。当原子数增加时，异构体数激增，C₂₀₀H₄₀₂的组成方式有10⁸⁰种以上——这远远超过了银河系的原子数。此刻，可能性已经超出了现实性。但令人更为惊异的还在后面。

我们继续探查，最后我们来到了远离起点的区域，这里，偶然可能有一些由碳、氢、氧、氮、硫和铁原子组成的分子在应有的位置上，这里的每一个分子都含有数千个原子，空位占绝大多数。但我们忽然发现了一个血红朊分子。如果当时我们真正细密地观察这个血红朊分子，就会发现它具有某种奇妙性——它是由数目有限的氮基酸类物质组成的链，而其中“右旋”的氨基酸分子一个也没有……

然而，我们正在做的探索根本不算什么聪明：我们只不过发现了一个复杂的大分子。我们知道，在宇宙中存在着一些复杂的大分子，并且必定在分子空间的某处。一个这样的分子似乎并不比哪一张桥牌更令人惊异几分。奇妙的是能再次发现这一相同的复杂分子；就如目前使我们吃惊的是：能亿万次地发现它。意想不到我们在这个分子空间的广大空旷区域发现了一个塞得满满的位置。

就在近旁，我们还发现另一些塞满的盒子（它们相当于各种血红朊分子）。我们对银河系生命的发现所解决的问题是：这些占用的盒子彼此是如何发生关系的，尤其是它们与时间元之间的关系。这种占用的盒子分布范围很小，相对于广大的、无处不在的几率空间来说异常地小。分子占有地带的轮廓非常清楚 · 当我们把银河系倒转时（这毕竟是想象试验），树枝状的关系就显得非常清楚。这时候一个装得很满的盒子看起来就像一连串倒流的、相邻的、占用的盒子。像就近的水流往往发生会聚、合并，像许多小溪汇合成单独一条河流一样。

实际上，地球上的生命已经排列成这样的相当于各种不同蛋白质分子占有的许许多多带，一直延伸到分子空间的遥远区域。

我们可以看到，照这样想象我们银河系生命的识别用不着去辨认蛋白质。不必了解蛋白质有什么用或蛋白质是怎样起作用的。唯一需要的是：对复杂的对象进行近乎盲目的分类。

让我们再来看一个想象试验——确切一点说，是想象的“海滨拾贝”。假如当时我们的收集家感兴趣的不是分子而是卵石，他先规定好某种卵石空间中一切卵石的位置，然后把地球上全部真实的卵石一一放入。和前面一样，在代表一般的复杂结构（其中有些我们称之为海贝）的空间某些遥远区域内，出乎意料，一些狭小地带竟塞得满满的。从时间元上看，分支关系仍然是愈来愈清楚。依旧会不由得大叫起来：“生命！”（真正的生命）。

现在存在两个问题：生命组织怎么会“停留”在那些遥远的区域内的？它们怎么会到达那里的？

第一个问题的回答：多少因为生命组织是一些复制品（因此一些特定的盒子往往塞得过满）。另外，往往也因为：如果这些复制品的元件是特别巧妙地设计的，那么这些复制品就有选择优势（因之会有利于遥远地区）。但要真正获得问题的答案，还得到“进化生物学”一类书籍的书架上去找。

这也适用于第二个问题。特别是，生命组织肯定系经过自然淘汰才到达那里的。且它们无疑是从一般的、颇为简单的结构的陆地出发的。至于到底是一些什么样的结构，你的书架不会给你提供答案。只要一想起蛋白质，就会使我们推测到，有足够长的时间倒转，必然会显示出：远远地通过较简单、较短的蛋白质链一直回到一些容易形成的氨基酸，所有分支汇合在—起；预计将会有生命的起点。

但这真的是填补空档的方法吗？这些海贝会引起怀疑。随着时间的倒转，它们也显示出分支的会聚，但却绝不会回到生命的起点。海贝都是近代的海贝。

今日有机体制造蛋白质的方法无疑也是“近代”的方法。看来，目前地球上一切生命合成蛋白质的方法都是通用的方法，的确是近代的方法。但合成蛋白质实在不简单。因为要把氨基酸组合成链，这些链能适当地折叠起来且正常地起作用，这显然是异常困难的一项工作，几乎别无他法。当然，利用我们所知道的最优催化剂，不失为一种巧妙的方法。但人们会怀疑，这样一种方法对于生手来说，未免过分巧妙了点儿……。

最后我们要问的问题是：某一种“树”是怎样开始由平常物质的地带向“特征”开始明显的空间生长出来的？各种各样的“树”又怎么会开始这样生长的？

[New Scientist，1986年1月]