极性不定

索何夫

近期太空探索的新发现中，金星大气光谱中疑似发现磷化氢（PH3）的新闻，一度在天文和生物学的相关圈子里引起了不小的轰动——要知道这种味道糟糕的有毒气体在地球上通常是那些厌氧微生物无偿代谢的产物，而且因为性状相对不稳定，要维持一定的存量，就必须持续不断地产生。虽然不乏争议，但这样的发现直接导向了“金星存在生命”的两种可能性。

可能性之一，是卡尔·萨根曾经描述过的，在距金星地表30千米-50千米的高层大气中存在着数量庞大的微生物。在这一高度上，金星的大气温度相对温和（30摄氏度左右）且气压接近一个标准大气压，如果撇开暴烈的太阳辐射不谈，确实比较适合地球标准下“正常”生物的存在。另一个可能性则是，制造出磷化氢的生物位于金星大气层的更深处，甚至接近地表的区域有生物存活。虽然那里对于人类而言是不折不扣的地狱：数百度的高温，足以把探测器压扁的高压，活跃的地质活动带来的遍地熔岩和剧毒气体;但对许多嗜极生物而言，这样的环境反倒是它们的乐土。

嗜极生物（Extremophile），通常指的是那些适合（或者需要）在极端环境中生存的生物——当然，这里的“极端”本质上是相对于适合现代智人的生活环境的“极端”。而反过来看，对那些嗜极生物而言，人类的生活环境才是真正“极端”的。如果从最为宽泛的角度上讲，“极端环境”涵盖很广，从极端的高（低）温、高压、真空、高盐、强酸（碱）、极度干旱、极度贫营养到高辐射，可谓应有尽有。而大多数嗜极生物往往不止能耐受一种极端环境。

不过，值得一提的是，虽然前现代社会中的人类偶尔也会幻想一些在极端环境中生活的生物（比如说“沙罗曼蛇”这种专门生活于火焰中的幻想爬行类），不过，至少在很长一段时间内，对生物学家、生态学家和博物学家而言，地球生物的生存条件都是相对固定、与人类相似的。直到19世纪初，许多海洋学家和鱼类学家仍然坚信，深海因为无光和高压的恶劣环境，也许不可能有生命存在。而坚信在接近水的沸点的温度下不可能存在生命，或者相信强酸或者强碱、高盐能杀死几乎一切活物的人同样也不少。但没过多久，随着探索自然手段的发展，人们开始发现越来越多的嗜极生物的存在，而“能够适应极端环境的生命”这一概念也随之被同一时段被新兴的各种幻想文学题材，尤其是科幻所广泛接纳，并被一颗颗富于想象力的大脑演绎出了不同的形态。

耐干旱和贫营养环境的生物

对绝大多数人而言，最为常见的广义“嗜极生物”是那些能够全面适应高盐碱、干旱和贫营养条件的荒漠戈壁植被。大致而言，要应对干旱和贫营养环境，大致上的招数无外乎“开源节流”，而大多数戈壁荒漠植物走的是比较常见的“节流”途径：它们通常退化掉了宽阔轻薄的叶片，在自身表面包裹上一层用于防范水分丢失的蜡质或者角质层，并在肥大的植株组织内大量储水（这成了“多肉植物”一词的来源），同时以极为缓慢的生长速度来节省营养消耗。不過，另一部分处于严重贫营养环境内、却有着相对充足的动物蛋白的植物可就不会这么“保守”了：在发现能用那些四处乱跑乱飞的家伙为自己“加餐”之后，这些长在穷山恶水里的家伙接连演化出了各式各样的捕虫器，从最常见的猪笼草式陷阱和捕蝇草的“血盆大口”（它们目前已经成了观赏植物界的“新贵”），到更为惊悚的茅膏菜，可谓花样百出。

由于相对常见、方便参照现成的样本进行描写，再加上颇为契合早期科幻作品“惊悚冒险”的需求①，上述这几类植物的形象几乎成了早期科幻作品中的“标配”：拿着稀奇古怪的射线枪一路杀过满是耐旱灌木和仙人掌的外星荒野，或者在遍布饥肠辘辘的食肉植物潜伏的戈壁滩与蛮荒丛林中和各路牛鬼蛇神不要命地火拼，是那个时代的作者们热衷于描述的场景。

随着受众审美水平和精神需求的提高，这类“简单粗暴”的作品从20世纪下半叶开始便逐渐销声匿迹，但它们的影响却仍然可以在后世的科幻作品中被发现：在《星球大战》中，在极端干旱、贫营养的塔图因行星上，半植物生命体“沙拉克”就是其中的经典代表。这种藏在沙漠中的大家伙有着类似海葵的身体，露出地面的漏斗状大嘴，以及在周围四处挥舞、寻找猎物的大量卷须（这是早期科幻中“食肉植物”的典型形象）。不过，在经年亢旱的塔图因沙漠里，它长期生存的“真本事”却并不是那贪婪的胃口，而是各种“节能减排”的招数：一只沙拉克可以窝在地下几个世纪一动不动，从而确保能量与水分的损失最小化，而它的成长周期更是长达数千年之久。除此之外，为了随时确保有足够的“储备粮”可以度荒，沙拉克甚至会让猎物陷入假死状态，在自己的体内长期储存。在威胁把韩·索罗丢进沙拉克肚子里时，赫特人贾巴那句“你将花上一千年时间被慢慢消化”并不是空口白话。

当然，虽然沙拉克是个大家伙，但在《星球大战》系列中还远算不上是块头最大的捕食者。在《帝国反击战》中，从霍斯行星仓促逃离的“千年隼”号飞船曾经出现过“羊入虎口”的一幕：为了躲开帝国的搜索，韩·索罗曾经驾驶这艘幸运的小飞船躲进了一颗小行星上的洞穴之中，没曾想，那座“洞穴”事实上是一只体长超过一千米的太空蛞蝓的消化道。根据电影中的描述，这些巨大的生物专门在各种岩石小天体上打洞居住，几乎什么都吃，而且非常适应这类天体表面大气稀薄、温度极低、干燥缺水的极端环境，可算是条实打实的“硬虫子”了。

耐低温和低压环境的生物

在通常情况下，低温和低压（甚至是真空）都是对生命最不友好的环境——这也是为什么食品保鲜手段中，最常见的方式莫过于冷藏和真空保存这两招。但是，正所谓办法总比困难多，对于这类环境演化出对抗手段的生物也不计其数。对非嗜极生物而言，在低温环境下可以采取物理保暖和休眠等条件逃过一劫。而“专业”的嗜低温生物则有别的办法——它们细胞膜中的脂类化合物可以有效抵御低温、确保细胞膜的活性，并在零摄氏度以下的环境中避免细胞液结冰。要知道，细胞液结冰导致的细胞破损是低温导致的死亡的直接原因。

在目前已知的嗜极生物中，嗜冷生物在地球上的分布同样很广，极地冰盖、冰川、高纬度永冻土乃至极圈内的海水中，都能发现这些天生喜爱冰天雪地的家伙。大多数嗜冷生物都是单细胞原生动物，但也有更复杂的“大家伙”，极地海域中的多种鱼类，以及蓝鲸最喜爱的食物——南极磷虾——都名列其中。这些海洋生物体内所富含的抗冻蛋白（Antifreeze Proteins）可以有效地抑制冰晶生长，阻止体液结冻，使得他们可以在零度以下的寒冷海水中繁衍壮大、畅享南极海域得天独厚丰富的硅藻和其他浮游生物资源，最终成了地球上数量最为庞大（总质量估计超过五亿吨）的多细胞动物种群之一。

相较低温，真空对生命的威胁可比寒冷要大得多。正所谓“巧妇难为无米之炊”，由于一切生物的生存繁衍都必须消耗一定数量的物质，因此在严格意义上“嗜真空”的生物是不存在的。但许多生物可以在真空环境下确保极强的生存能力。比如缓足动物门，也就是俗称的“水熊”的许多品种，就很擅长在进入脱水和休眠状态后，在接近完全真空和绝对零度的环境中长期生存。而许多细菌所产生的被称为“芽孢”、有着厚实的外壁和极低含水量的专门休眠体，甚至还能在真空中存活更久。总之，对于那些能够在真空中生存下来的生物而言，脱水与休眠是保命的不二法门！《三体》中的“三体人”将这一招当成对抗三体星系极端恶劣环境的法宝，实在是再合理不过了。

耐高温高酸环境的生物

话说回来，冰冷和低压固然难耐，高温同样也算不得什么宜人的环境。由于自打学会用火以来，人类就已经习惯性地将极端高温视为生命的死对头，因此鲜有幻想作品去刻画真正的嗜热生物。《千年战争》中住在气温80摄氏度的星球表面的托伦人，电影《火龙帝国》里那些纵火成性、恨不得把整个地球都烤成灰烬的巨龙，在耐高温这方面甚至比不上地球上那些真正的“冠军选手”的零头。

没错，蛋白质在被加热后容易变性的特点决定了碳基生物普遍怕热。但别忘了，在生命刚刚经由化学演化过程产生的那段时间里，地球表面的情况与现在相比可是截然不同的。在长达十余亿年的时间里，处于“婴儿期”的地球大气层内充斥着二氧化碳、二氧化硫、甲烷等温室气体，浓密的云层吸收和“锁定”了大量阳光，地表能看到的太阳虽然显得昏黄黯弱，但却闷热无比，在一定程度上类似于现代的金星。大量嗜热、严格厌氧、依靠代谢硫生存的古菌正是在那个时代最先发展起来的，而且还抢到了地球表面生命形态的“头把交椅”。但随着各种能够进行光合作用的生物开始繁盛，随之而来的大氧化事件让这些“原住民”逐渐失势，许多古菌不得不躲进各类极端环境中苟延残喘，代表性的环境就包括了酸性温泉和海底热泉，以及更加炎热的地下深处。

通常而言，现存的嗜热古菌类大多生存在低PH值，富含铁、硫等元素的高温水体中，而且一旦脱离高温环境即难以生存。大量嗜热菌甚至必须在80摄氏度以上的高温环境下，才可能进行正常繁殖，而在接近水的沸点的温度下才会生长繁盛。对它们而言，我们所生活的环境，反倒是一个寒冷到令人生畏的“冰冻地狱”。

顺带一提，除了嗜热之外，由于生存需要通过代谢硫化物产生能量，许多古菌同样也是强烈的嗜酸生物。它们大量“扎堆”在诸如黄石公园温泉或者海底火山口这类不断翻涌着大量的硫化物——甚至高浓度硫酸——的鬼地方，以便就近享受“盛宴”。而在科幻黄金时代之后，为了进一步塑造异星怪物们的“非人类”感，强化恐怖气氛，不少出现在太空恐怖片里的外星怪物也开始带上了嗜酸属性这个标签。其中最典型的，莫过于“浑身是酸”的太空恐怖之王——异形。不长眼睛，纯粹将杀戮和毁灭作为唯一生存目的，这些掠食者虽然算不得刀枪不入，但与之搏斗的真正麻烦在于，它们的体液全都是强酸性的。在近距离战斗中，如果开枪打爆一只异形，那么它喷溅出的血液造成的伤害不逊于一枚炸弹。（在热门即时战略游戏《星际争霸2》中，作为虫族部队里的专业“爆破手”的毒爆虫也致敬了这一设定，并且把泼对方一脸强酸当成了主要作战方式）。虽然詹姆斯·卡梅隆和雷德利·斯科特等人从没解释过异形的血液到底是怎么一回事，但它能动辄轻易融化皮肉、烧穿护甲，甚至快速腐蚀武器和工具，显然是一种高浓度酸性物质，并且还具有强烈黏着性。除此之外，异形倾向于在闷热、低氧的封闭环境中聚居，从中可以判断，很可能在某些生物化学层面上，它们与嗜酸嗜热的微生物具有共同之处。

耐高压环境的生物

不过，真正被科幻作品所普遍描述的嗜极生物其实并非以上任何一种，而是嗜高压生物。以高压环境作为自己故乡的各路“英雄豪杰”，在科幻作品中的“出鏡率”其实相当之高。而这都得归功于一件事，那就是人们的“深海情结”。

在好奇太空之前，对人类而言，深海才是最大的“未知”之源。在那些乘坐着简陋的船只与狂风恶浪搏斗的早期航海人眼里，大海的最深处藏着无数危险的怪物。源自维京人传说的“克拉肯”和古中国神话故事里的“鲲”，以及来自中东的“利维坦”便是其中的经典形象。而柏拉图时代留下的、对“亚特兰蒂斯”的记载更是进一步激发了人们的想象力，即便到了近现代，科幻作家们仍然非常热衷于描述各种各样“来自深渊”的访客。20世纪80年代末，中国引进的第一部大型科幻连续剧《来自大西洋底的人》中，主角麦克·哈里斯就是个“海底文明”的来客。如果非要较真的话，作为一个常年生活在相当于数百个大气压的强大压力之下的深海居民，他显然算得上是个标准的嗜高压生物。

当然，能从大海深处钻出来的可不仅仅是英俊潇洒的神秘英雄，在更多的时候，冒出来的也可能是《极度深寒》中的章鱼怪，抑或是“克苏鲁神话”作品中那些张牙舞爪的“深潜者”，甚至可能是《星球大战》中潜伏在那布行星大洋深处的桑多水怪和科洛爪鱼那种能一口吞下一艘潜艇的庞然大物。但是，以上这些生物其实都算不得严格的嗜压生物。毕竟，它们至少全都有本事随时调节体内外压力平衡、并能够在必要情况下来到一个标准大气压的环境下生存。而严格意义上，嗜压生物前往海面以上的世界，就像人类被直接抛入大气层的最外侧一样可怕。

网络资讯中，“捕获深海怪物”常常出现在猎奇话题里。不过，很少有人会意识到，这些可怜的深海鱼甚至早在出水之前就已经死了：“海拔高度”的迅速上升造成的压力骤减对于无法有效调节压力的鱼类而言，无疑是最可怕的“不治之症”。不仅仅是鱼类，长期生存在高压状态下的无脊椎动物、微生物通常也无法适应低压的环境。在一次深海勘探中，超过12种在深度5000米发现的革兰氏阴性菌里，有至少10种在压力低于20Mpa后就难以继续繁殖。换言之，幻想作品里一个源自海底的严格嗜高压生物种群如果发展出了文明，并且有踏上宇宙征途的野心。那么，对它们而言，“航天”之路恐怕得分两步走：首先成功地抵达海洋表面、脱离海水的束缚，然后再突破大气层和行星引力、真正奔向宇宙，而前者的难度极有可能不比后者更小。

最后，我们不妨突破碳基生命的范畴，把“生命”的定义进一步放开、扩展，来想象一下“嗜极生物”的“嗜极”水准。我们会发现科幻作品里提供的“嗜极”可能还是有很大上升空间的。在《龙蛋》中，那个诞生于中子星的炽热表面，在一切传统“生命”都无法生存的高重力、高温、强电磁环境下欣欣向荣，甚至还能高速发展的迷你文明，就算得上是一群最极端的“嗜极生物”。纵然构成它个体的物质甚至不含任何化学元素（只有中子和自由电子），但在能够不断自我复制与发展方面，它们确实是不折不扣的生物。而《水星播种》中那些由纳米机器构成的人造水星居民，科幻游戏《灰蛊》里摆脱了人类控制“自立门户”、由无数自我复制的冯·诺依曼机所构成的“蛊族”，事实上也符合更宽泛定义上的生物标准。而它们所能够轻易适应的极端环境，显然是任何寻常生物都难以达到的。

總之，时至今日金星大气层磷化氢的争论尚未结束，而这颗地球的“姐妹行星”上是否存在生命这一问题，大概在短期内也不会得出确凿的答案。但无论如何，只要人类对客观世界的认知程度仍然在继续扩展，我们就必然会越来越多地看到突破了我们原先认知“极限”的生命，而相应地，无法停止想象的人类也必然会不断在自己的脑海中突破幻想的极限。

【责任编辑：艾 珂】