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曾名噪一时的“火星之脸” 。 图片来源：Wikipedia
在人类寻找地外生命的工作中 ， “假阳性错误”总是令人困扰 。 科学家们时常认为他们发现了地外生命 ， 结果却缺少确凿的证据 。
一个典型的例子发生在20世纪70年代 ， 美国航空航天局（NASA）的两艘海盗号（Viking）探测器在火星上的发现 。 探测器在火星上似乎找到了生命存在的证据 ， 但又颇具争议 。 证据来自从火星土壤样本中释放的放射性二氧化碳气体 ， 暗示着土壤中存在微生物的代谢 。 然而 ， 两艘探测器所携带的另外3个生命探测实验却什么也没发现 。 而在1996年又出现了更多令人困惑的发现 。 科学家在南极洲发现了一块火星陨石 ， 其中很可能存在微生物的微体化石（microfossil ， 利用显微镜才能研究的微小化石） 。 但是随后的研究表明 ， 这种微体化石也可以通过几种非生物途径产生 。 最近 ， 研究金星大气的学者声称 ， 在金星大气中观测到了大量磷化氢 ， 这种气体在地球上主要由微生物产生 。 不过 ， 其他学者很快便对测量的有效性提出了疑问 ， 并且认为即使磷化氢真的存在 ， 也可能来自于金星的某种罕见的火山活动 ， 而非生命活动 。
这些对地外生命的寻找都有着相同的发展模式：最初的激动 ， 然后是怀疑 ， 最后被否定 。 一次又一次 ， 似乎宇宙生物学家们只是发现了一些所谓的生物征迹（biosignature） ， 然而却并不能得到什么决定性结论 。 这很大程度上是因为科学家必须寻找最简单、强健的生命形式 ， 因为这样的生物最可能在严酷的地外环境中存活 。 但是在地球上 ， 与之相关的化学物质和结构通常也可以通过非生物过程产生 。 而且 ， 外星生命的化学组成也许与地球生命截然不同 。 那么 ， 有没有更好的研究方式呢？
近期 ， 一项发表在《自然·通讯》上的研究提出了名为“装配理论”（assemblytheory）的新概念 。 该理论不再拘泥于寻找简单的生物征迹 ， 而是直接聚焦生命本质具有的复杂性 。 它基于这样一种思路：宇宙中任何地方、任何形式的生命都会以复杂的分子组合形式来编码生命信息 ， 而这种复杂性是非生命物质完全不具备的 。
对于这项研究的作者之一、亚利桑亚州立大学的生物物理学家SaraWalker来说 ， 装配理论是该领域的一个里程碑 ， 因为它首次提出了实验室可验证的复杂度测量方法 ， 让我们有能力将有关生命本质的理论与实验观测相结合 。
在宇宙生物学中 ， 对复杂性的研究正在快速吸引大家的注意 。 由于只研究简单的化学物质可能无法得到确凿的结论 ， 科学家已经发展出诸如代谢、适应、繁殖、演化等复杂的生命活动的概念 ， 来区分生命系统与非生命系统 。 例如 ， NASA在1994年采用了一种复合定义：生命是能够进行达尔文式演化的自维持化学系统 。 但问题在于 ， 这个定义涉及的关键概念本身就很复杂 ， 从而让验证与量化变得尤为困难 。 比如 ， 如果向5个演化生物学家请教“达尔文式演化”的含义 ， 你很可能得到5个略有不同的答案 。 正如NASA的首席科学家JimGreen所言 ， “我不可能造出一台自己就能找到‘演化’、‘繁殖’或者‘代谢’的机器 。 ”
而装配理论或许可以提供一个更清晰、更普适的方法 。 该理论基于两个相关的概念：物质的丰度（abundance）与复杂度（complexity） 。 丰度描述了某种物质在环境中出现的频率 ， 而复杂度则是由估算合成该物质所需的步骤数得到的 。 对于任意环境中的任意物质 ， 只要这两个量同时上升 ， 那么它来自非生物的可能性就将降低 。 比如 ， 散布着被水侵蚀的鹅卵石的海滩 ， 它可以很容易地归因于流水侵蚀这一非生命过程 ， 但如果这片海滩散布着精致的贝壳 ， 那么它就更可能存在生命过程 。
尽管装配理论适用于多种尺度范围内的物质 ， 但是研究人员重点考察了它如何应用于分子 。 因为无论是在实验室还是太空 ， 分子都是构成生物体最基础的组成单元 。
为了衡量分子复杂度 ， 该团队定义了一个物质装配指数（massassemblyindexMA） ， 根据一套算法为不同分子赋值 。 作为验证 ， 他们用这种方法为一个常用化学数据库中的250万种分子进行了赋值与排序 。 MA值为1的分子拥有很低的复杂度 ， 因此为非生物起源的可能性更高；越复杂的分子则具有越大的MA值 。 由一个磷原子和三个氢原子组成的磷化氢分子（被认为可能是金星上的生物征迹）的MA值只有1 。 相比之下 ， 色氨酸则因其具有11个碳原子、12个氢原子、2个氮原子和2个氧原子 ， 且具有复杂的结构 ， 而得到了高达12的MA值 。
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