自我终结的生物圈

本文发表于《大众科学》的前博客网络，仅反映作者的观点，不一定代表《大众科学》的观点

生命究竟是怎样一种现象的谜题一直困扰着我们。从早已过时的“生命火花”和自然发生论，一直到我们现代的达尔文进化论和分子生物学图景。我们仍然没有所有的答案。非常奇特的是，我们自身——一个复杂的生命系统混合体——仍在继续躲避我们的努力，无法形成一个精确、单一的描述和解释。

然而，一个核心的观察是，单个生物体和生物体的集合倾向于自我稳定。在细胞或身体中，我们谈论体内平衡，这是一种通过传感器、控制和效应器反馈过程对系统进行调节的方式。也许生物系统的某些元素监测温度，并控制另一个元素，该元素泵出化学物质以驱动生理变化，从而帮助生物体变暖或变冷。或者另一个元素感知酸度，并控制生物体降低或升高其内部pH值以优化其化学功能的能力。体内平衡完全是为了维持动态平衡。

这完全有道理。这是简单的逻辑。如果一个系统不能做到这一点，它就会失败，并且将不再存在于世上，也无法传播自身或其后代。但这也意味着——正如我们从地球生命的历史中所知——将会有许许多多变异和系统无法在长期内实现体内平衡。这仅仅是从另一个相当机械的角度看待进化中的选择过程。

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当审视整个行星生物圈时，体内平衡也提供了一个有趣的视角。事实上，这是詹姆斯·洛夫洛克在 1960 年代最初提出的著名盖亚假说的关键组成部分。这个假说认为，整个地球生物圈是一个自我调节系统，生命使地球更适合生命。除非情况并非如此。

事实上，洛夫洛克和其他人多年来指出，盖亚理论实际上并没有什么神奇之处。如果它受到足够的扰动，例如来自人类的扰动，平衡肯定会被打破，整个系统可能会转向不稳定状态。换句话说，我们认为地球上生命的持续存在（从看起来是共同祖先而来）是生命一旦在一个星球上发生就很难摆脱的迹象，这种想法可能具有误导性。

换句话说：我们几乎无法知道地球生物圈四十亿年的连续性是典型的还是异常值——是规则还是例外。如果这里没有以这种方式发生，我们就不会在这里进行观察。

事实上，我认为思考一个相当反传统的观点很有趣。如果行星范围内的生命更频繁地自我终结而不是自我延续呢？有可能在细胞或小规模层面上，生命确实像我们可能怀疑的那样具有持久性。一旦它作为一种自催化、选择性和可进化的现象开始运转，它在局部环境中就运作得很好。但是，一旦它占据了整个行星——一个真正有限的领域——体内平衡的魔力就更加碰运气了。可能是这种情况，当由于生命活动引起的大规模、行星范围的反馈开始变得重要时，不稳定的配置比稳定的配置更多。这篇文章顶部和下面的小图代表了两种选择，箭头表示反馈的“力量”。一个将生物圈嵌入全球体内平衡，另一个仅在一个方向上稳定，而在另一个方向上则从滚动的悬崖上掉落。

稍微换句话说。似乎没有任何保证生命总是会使一个星球更适合生命。它实际上可能会做相反的事情（而且这种说法不需要包括像技术物种摧毁自己的世界这样的事情，它也可能适用于简单的微生物）。事实上，如果生命频繁地起源，但也频繁地自我终结，我们可能会发现宇宙的大部分都充满了非常年轻的生物圈（不一定只在年轻的行星上），这些生物圈在不稳定的边缘摇摇欲坠。