根据一项新研究，地球上的活细胞数量超过了宇宙中的恒星数量，凸显了地球物理学和生物学之间深层次且被低估的联系。

数字意味着什么？

根据生物学家和地质学家团队最近的计算，地球上的活细胞数量更多——一百万万万万，或者用数学符号表示为10^30，即后面跟着30个零——比宇宙中的恒星数量或者地球上的沙粒还要多。

这在一定程度上是有道理的。这些细胞中绝大多数是微生物，太小以至于肉眼看不见；其中很多是蓝细菌，这些微小的能量和化学泡泡在植物和海洋中不断地进行着我们所知的生命和利用阳光制造我们呼吸所需的氧气的化学反应。

然而，我对这样的计算甚至能够进行感到惊讶。最近我一直在纠缠天体生物学家，询问这意味着什么。地球可能容纳更多的生命吗？它可能会更少吗？太多的生命是多少？

这项研究报告的首席作者、渥太华的卡尔顿大学地球生物学家Peter Crockford在一封电子邮件中说：“最重要的是，这确实将地球作为比较行星学的基准。”这一发现“使我们能够更加定量地探讨地球上生命可能采取的替代轨迹以及地球上可能存在多少生命。”

例如，如果光合作用从未进化出来会怎么样呢？

这个问题凸显了地球物理学和生物学之间长期且被低估的关系。

杜克大学的Michael Kipp在《当前生物学快讯》中写道：“在广阔的宇宙舞台上，也许有些行星生命快速而短暂，而其他行星则缓慢而稳定。地球在这个谱系上处于何种位置？”加州山景城的NASA阿姆斯研究中心的天体生物学家Caleb Scharf在电子邮件中也表达了Crockford博士的看法。“在过去一两年中，有许多有趣的研究，人们开始深入思考生命在行星上的印记方式。”

他称Crockford博士的论文为“一种新盖亚观的看法”，指的是上世纪七十年代James Lovelock提出的假说，即生命和环境共同维持一个适宜居住的行星。

根据化石记录，地质学和进化学自38亿年前开始了一场舞蹈，那时我们的星球只有7亿岁。那时出现了第一批单细胞生物，也许是在海底火山口，它们以周围的化学能量为食。

自那时起，细胞的数量一直呈指数增长，即使在地质灾难和灭绝事件中，这些事件开辟了新的进化途径。

动物生命的种子在遥远的过去某个时候播下，当时一些细菌学会利用阳光分解水分子并产生氧气和糖。24亿年前，随着光合作用的确立，大气中的氧气含量开始急剧上升。华盛顿大学的古生物学家Peter Ward说：“显然，这是生物圈历史上最重大的事件。”

如果没有光合作用，其他生物将几乎没有东西可吃。但这只是地质反馈循环网中的一条线索，通过这些循环，天气、海洋、微生物和火山共同维持着地球的基本稳定和温暖，并使生命得以生长。

例如，碳酸盐硅酸盐循环调节大气中的二氧化碳含量；这种气体能够保持热量，使行星保持温暖且基本稳定。雨水将二氧化碳从空气中冲入海洋；火山再次将其从地下喷发出来。因此，克罗克福德博士和他的同事估计，有一万亿吉兆吨的碳在气体和生命之间循环了数千年。这大约是地球上现有碳的100倍，这意味着原则上每个碳原子都被循环利用了100次。

大约5.5亿年前，蓝细菌的出现引发了所谓的寒武纪爆发，那时多细胞生物——动物——在化石记录中突然大量出现。我们开始了达尔文式的竞争。

Crockford博士和他的同事意识到，通过测量矿物同位素和古老岩石中的氧气含量，他们可以追踪细胞数量随时间的增长。因此，他们能够估计地球自诞生以来产生的总生命数量——大约是10^40个细胞，比当前存在的细胞数量多大约100亿。

尽管这个数字听起来很大，但它只代表了地球上生命在未来10亿年内产生的细胞数量的10%。天文学家称，随着太阳的老化，它将变得更加明亮，加剧了二氧化碳的风化和冲刷。与此同时，随着地球内部逐渐冷却，火山活动将减弱，停止了温室气体的补充。

因此，Crockford博士说：“地球生物圈不太可能在整个适居时间内生长到∼10^41个细胞。”

但目前，Crockford博士和他的同事在论文中写道，“今天相对较高的初级生产率的延续可能会在更短的时间内挤入更多的生命。”细胞数量越多，它们就会复制更多次，产生更多的突变，Crockford博士解释道。我们地球生物圈的居民还有10亿年的惊喜等着我们。

至于其他行星，他说，我们对它们的大小和宜居性以及我们的想象力还只有基本信息。最有可能容纳地球外生命的候选行星之一是土星和木星的卫星——比如欧罗巴，很快将有新的机器人探测器“欧罗巴号”前往访问。

如果那些海洋中有生命，Crockford博士说，那很可能是原始的，因为这些寒冷的环境缺乏足够的能量来推动进化。“然而，”他说，“当太阳变得更加明亮时，想象这样冰冷卫星的生物圈将会如何变化就变得极其有趣。”

本文译自 The New York Times，由 BALI 编辑发布。

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