可以预见的是，行星条件可能决定智慧生命的出现，而不是运气。图片：uux.cn美国国家航空航天局

（神秘的地球uux.cn）据《大众科学》（劳伦・勒弗）：为了我们（人类）最终来到这里（地球），必须发生很多事情。我们的物种之所以成为可能，是因为一颗充满水的行星在距离特定大小的恒星特定距离的轨道上运行。在我们进化之前，活细胞、动物和灵长类动物需要先出现。一条鱼需要走上陆地。考虑到我们曲折的道路上许多必要的先决条件和前兆，我们存在的感觉可能是偶然的，近乎奇迹。

几十年来，人类起源的“艰难步骤”模型支持了这一观点，这表明，考虑到我们相对于太阳和地球的总时间线进化了多长时间，我们的出现是极不可能的。根据艰难步骤模型，这种极端难以置信的情况在整个宇宙中都是如此：在任何星球上，任何类似人类的智能生命的进化都是牵强的。

但一种新的反理论颠覆了这一观点。根据2月14日发表在《科学进展》杂志上的一篇论文，地球及其他地区的智能生命可能比我们以前想象的要普遍得多。这项定性综述研究对艰难步骤模型进行了详细的批判，并提出了一种理解为什么我们的物种需要数十亿年才能进化的替代方法。根据新提出的框架，如果我们灭绝，其他形式的智能生命可能会很容易地取代我们。人类在宇宙中独处的可能性比我们想象的要小。虽然不是外星人的直接证据，但该理论为测试和研究外星人可能存在的地点、时间和情况提供了一条前进的道路。

宾夕法尼亚州立大学微生物学教授、该研究的合著者Jennifer Macalady说：“我们的存在可能不是进化的偶然。”。“我们是我们星球进化的预期或可预测的结果，就像其他任何智能生命一样。”

要理解新理论，首先要理解旧理论。硬台阶模型的第一个版本是由物理学家布兰登・卡特于1983年提出的。简而言之，他研究了太阳的总预计寿命，并指出人类是在下半年出现在地球上的，只剩下几十亿年的阳光和可居住性。他解释说，这意味着在任何给定的行星上，类人生命进化的平均时间都比大多数行星的宜居窗口长得多。而且，人类之所以花了这么长时间才到达，是因为必须按顺序发生一定数量的极不可能的生物“艰难步骤”才能实现。

最初，他只提出了一两个艰难的步骤，并认为这些是DNA的起源，也是实现人类智能的最终进化跳跃。随后的科学家在该模型的基础上提出了其他可能的艰难步骤。新的综述总结了这些，并介绍了过去研究中最常引用的五个。这些是生命、光合作用、真核生物、多细胞动物和人类的起源。

通过艰难的思考，这五件事在地球历史上只发生过一次（根据目前的记录），需要多种基因变化协同作用，对我们的生存至关重要，从而使人类成为大量愚蠢运气的产物。

相比之下，新模型为为什么这些事件中的每一个看起来都很罕见找到了替代解释，这开辟了一种可能性，即事实上，它们并非天生不可能。它将智能生命描述为地球地质学和生物学之间行星反馈回路的结果，其中一个变化使下一个变化成为可能甚至不可避免。Macalady解释说，生命的进化与地球的进化是同步的，所以它们不能分开。

简而言之：一旦地球的生物圈使之成为可能，我们可能就已经进化了。Macalady说：“就地球系统的进化而言，我们真的是在说人类准时到达了。”。“一些外星生物圈可能比地球进化得更快。我们只是不知道。”

审查文件提出了一些理由，说明所谓的“硬步骤”可能更类似于斜坡。首先，Macalady和她的合著者承认，化石和遗传记录非常不完整，不能准确地捕捉到地球上进化的一切。因此，卡特和其他人认为只发生过一次的事情实际上可能在我们星球的历史上发生过多次。

作为一名微生物学家，Macalady指出，她敏锐地意识到进化中重复是多么常见。她说：“这方面的例子比艰难步骤的例子多得多。”。“生命具有令人难以置信的创新性和动态性。”例如，质体的细胞获取――叶绿体的前体，使光合作用成为可能――长期以来被认为是生物学中的一个独特事件。然而，2005年的一项研究引发了人们的重新思考，表明最近在进化过程中再次发生了非常相似的过程。

一旦进化创新建立起来，它可能会在生命树上胜过其他类似的节点。考虑到智人是唯一幸存的人类物种，尽管我们越来越了解我们起源于一个复杂而拥挤的领域。

任何特定的生物变化也会改变环境，从而防止类似的变化再次发生。根据新的框架，一个进化事件的可能性并不独立于其他任何事件。最明显、研究最深入的例子是光合作用，它需要特定的化学环境才能进化。而且，通过进化，它从根本上改变了地球的大气层，消除了最初使其成为可能的条件，并拉起了众所周知的梯子。

这个想法：地球上的生命塑造了地球本身，是新理论的关键。该评论的主要作者、慕尼黑大学的地质生物学家Daniel Mills表示，智能生命的进化需要数十亿年的时间，因为每一个必要步骤都可能发生的窗口比卡特假设的要小得多，而且直到地球历史的晚些时候才出现。他指出，动物是不可能的，直到地球最早的生命周期大约20亿年后，大气中出现了第一批氧气。他补充说，在地球91%的历史已经过去之后，大约4亿年前才满足了长期人类定居的要求。“卡特认为人类可以在任何时候进化，但这是错误的。在地球历史的绝大多数时间里，地球都不支持人类。”

我们的出现不一定是幸运的。相反，这可能是一种给定的情况，受到一系列失控的行星条件和生物事件的刺激，其中每辆车都使下一辆车更有可能发生。这项研究并没有证明这种可能性，但它确实为开始测试它提供了一条前进的道路。

Macalady和Mills都指出，在任何人都能自信地说我们在宇宙中有多罕见之前，还需要进行大量具体的科学研究。验证微生物pH值和温度要求的生态观测和实验室实验可以阐明这些生命形式最初出现时地球需要什么样子。对古代蛋白质和基因的更深入研究可以揭示失去的谱系。先进的地质学为古代环境提供了更清晰的图景，气候建模可以帮助填补空白。

我们可以测试哪种理论更有可能（艰难的步骤或不那么艰难的步骤）的一种方法是继续超越我们自己的星球。随着我们改进对系外行星的观测，调查它们的大气层中是否有氧气的迹象可能会提供一个很大的线索，表明类似的进化轨迹不止一次发生过。仅凭这一新理论，就可能促使对上述所有方面进行额外投资，并加速寻找外星生命。

即使它没有，它也提供了一种思考我们的星球和我们自己的新方式。米尔斯指出，像埃隆・马斯克这样的技术官僚中有一部分人赞同艰难步骤理论。这在很大程度上解释了为什么人类需要殖民其他行星――因为我们可能是宇宙中唯一一个拥有复杂文明的人。米尔斯说：“这给我们带来了很大的压力。”。

然而，如果我们不是那么特别，风险就会改变。如果我们因自身或外部环境而灭绝，那么另一个有自我意识、技术先进的社会可能会随之而来。米尔斯说：“我会觉得这很安慰。”。“我确实希望我们能坚持下去，但我很高兴地球有了另一次机会。”