是什么让你相信存在外星人？在最近于斯坦福大学举行的一场天体生物学会议上，有人提出了这个问题。从行星大气层中的不寻常气体到地表热量的奇异渐变，科学家给出了各种各样的理由，但没有一个拥有足够的说服力。最终，一名科学家给出了解决方案——照片。外星人照片无疑是一个令人信服的证据，证明人类在宇宙中并不孤独。
《E.T.外星人》海报
在最近于加州斯坦福大学举行的一场天体生物学会议上，有人提出了一个问题——什么证据让你相信存在外星人？一名科学家给出了两个字的终极答案——照片。此言一出，会场爆发出一阵笑声，还有的人小声讨论。没错，外星生物照片的确是一个令人信服的证据。它是所有证据的“圣杯”，足以证明我们并不孤独。
不过，为何照片拥有巨大的说服力？我们又怎么知道照片中的东西是外星生物，而不是一堆石头？如果存在一颗环绕遥远恒星运行的有生命行星，上面的生物可能非常怪异，甚至超出我们的想象。我们要找什么？又可能发现什么？这些问题的答案关乎我们的地外生命搜寻工作。
究竟有没有外星人？如果有，为何至今没发现任何踪迹？
天体生物学旨在研究其它行星上的生命。这个学科从生物学、化学和天文学的一个边缘分支逐渐发展为一个领先的跨学科领域，吸引着世界各地顶级科研机构的研究人员。无论是美国宇航局还是私人投资者，都投入大量资金开展天体生物学研究。
天体生物学家究竟在寻找什么？何时才能实现他们的目标，开香槟庆祝？生命和非生命之间的一个巨大差异就是“外观设计”。从最简单的细菌到壮观的红树林，生命拥有大量错综复杂的结构，彼此之间相互配合，让生物体正常运转。以我们人类为例，我们的手、心脏、脾脏、线粒体、纤毛、神经元和脚趾甲相互协同，完成日常的行走、吃饭、思考和生存。相比之下，哪怕是地球上最美丽的岩石，也没有细菌细胞那样迷宫般的复杂结构，无法像细胞一样分裂和繁殖。
类地行星艺术概念图
与泥土和风不同，生物有进食、生长、生存和繁殖的意愿。即便是一只没有复杂大脑的小虫子，如果被你踩在脚下，也会奋力挣扎，希望能够逃离升天。为了寻找食物和躲避掠食者，松鼠会从一个树枝跳到另一个树枝；为了生存下来，植物努力追寻阳光同时从土壤中吸取营养。所有生物都拥有大量复杂的结构同时还有共同的目标——生存和繁殖。复杂设计与共同目标的结合也被称之为“生物适应性”，正是适应性定义了生命。
如果拍到外星生物照片，我们可以从适应性的角度对照片中的内容进行解读。令人失望的石堆和令人兴奋的外星生物之间的一大差异就是“外观设计”。这是一个好消息，因为只有一种方式能够演化出生命才具备的复杂设计，那就是自然选择。只要具备一系列要素（例如细胞、复制基因、鸟类或者被我们称之为Glipgloops的假想物种）并且这些要素具备“变异、遗传和差异成功”这三大特性，自然选择就会发生。
外星人艺术概念图
根据科学家的设想，某些Glipgloops种群的眼柄长度超过其它变种。长眼柄Glipgloops孕育长眼柄后代（遗传这种变异）。它们的后代不再满足于地下栖息环境，从甲烷洞钻出去，繁殖更多后代（与变异有关的差异成功）。随着时间的推移，Glipgloops进化出细长的眼柄。自然选择决定物种外观设计的演化：在每一时刻的每一代，只有具备更强繁殖能力的个体才能被自然“选择”。随着时间推移，种群的设计会为了繁殖目的发展变化。
想象一下，如果一辆汽车在制造过程中的每一个环节都采用不同的设计图，最后就无法造出来。自然选择有着不可动摇的定律，基因会对后代产生影响，让它们在没有设计师的情况下进化出更合理的设计。
有科学家认为星际访客Oumuamua可能是外星文明的一个巨型光帆
自然选择的标准始终如一，一个生物体只能被设计成为后代贡献基因的“繁殖机器”，除此之外别无其它选择。这也就是为什么我们没有发现为了种群整体利益而牺牲的生物。生物通常是自私的，以牺牲其它生物为代价进行繁殖，将基因遗传给下一代。有时候，我们的确在大自然看到“牺牲”和“协作”，但只有协作对自己有益或者牺牲能够让亲属受益的情况下，这些现象才会出现。
哪些特性能够产生更多基因？何时以及做出多大程度的牺牲？生物要进行非常精确和严格的计算。这也就是为什么进化生物学家可以创建数学模型，准确预测一只鸟允许多少助手守卫巢穴以及黄蜂吃掉兄弟姐妹的概率。
先进的外星文明可能在恒星周围建造所谓的“戴森球”，利用六边形卫星收割恒星能量
自然选择的严格算法也有助于天体生物学家的研究。生命的独特性体现在外观设计上。在没有设计师情况下获得外观设计的唯一途径就是自然选择。因此，外星生物也一定是自然选择的产物。自然选择遵循特定的规则，只会进化出特定种类的生命。天体生物学家可以利用自然选择和进化数学理论，预测外星生物的特征。
如果没有自然选择，便无法进化出复杂的生命，甚至连细菌这样的简单生命也成为不可能。哪怕是后有机时代，立基于电脑的外星人，最终也是自然选择的产物。不过，我们还要考虑临界个案。想象一下，在一个完全陌生的星球，存在微型裸基因等一系列复制分子。如果这些复制基因能够自我复制并且每次复制都非常完美，没有变异或者差异成功，那就不会出现自然选择。
很多科学家相信宇宙内存在高度发达的外星文明
这能算是生命吗？也许吧，但它们并不令人感到兴奋。首先，没有变异，分子永远不会改变，或者变得更具适应性，进化成更有趣或者更复杂的形态。在遥远行星上发现细菌或者熊，意味着宇宙中遍布各种外形和大小的生命。这些复制基因没有任何意义。更令人沮丧的是，它们的存在可能非常短暂。没有了自然选择，它们无法适应所在星球的变化，在人类发现它们前就走向灭绝。
自然选择的逻辑论证坚实有力，即使在边缘情况下也能适用。这允许我们利用适用于地球的进化工具来预测外星球的生命演化。过去进行的天体生物学研究以地球为摹本推测外星生物，将目光局限于特定的特征，例如DNA或者碳基生命，但外星球可能并非这种情况。相比之下，自然选择具有普遍性。它不依赖于DNA（记住，达尔文对基因一无所知)、碳化学或者水的存在。它的过程非常简单，只需要具备一些要素即可，但它是创造生命的唯一方法。
科学家想象的外星生物Octomite
我们并不确定外星人是否长着眼睛和四肢，身体是否是绿色的。但根据自然选择理论，外星生物的形态、生存目标和进化路径都受到限制。科学家构想了一种结节状外星生物，将其称之为“Octomite”。Octomite由原本单独存在的个体“组团”而成，彼此间相互合作，为了生存、繁殖和进化共同努力。
我们如何识别外星生物？它们可能是一个实体层级结构，低层级的利益与高层级的利益一致。根据科学家的设想，各层级分工不同，以一种相互依赖的方式从事不同任务。将进化论纳入天体生物学工具箱的工作才刚刚开始。关于外星生物，达尔文的进化论能够告诉我们很多东西。如果Octomite真实存在，它们在普通人眼里一定非常怪异，但进化生物学系的学生对它们再熟悉不过。
