宇宙に生物がいるとしたらどんな形かまじめに考えてみた

如果宇宙中有生物的話，會(huì)是什么形狀呢


無重力における體の変化
私たちは、地球の重力によって、いつも地面に向かって引っ張られている。それは、今に始まったことではなく、約40億年まえに生命が誕生したときから、ほとんど逃れることのできない條件だった。
しかし、現(xiàn)在のヒト(および実験用のマウスやメダカなど)は、宇宙船の中に長いあいだ滯在することもある。その場(chǎng)合、長期間にわたって重力から解放され、無重力狀態(tài)で過ごすことになる。その結(jié)果、私たちの體にさまざまな変化が起きることがわかってきた。

無重力下身體的變化
我們總是被地球的重力拖向地面，這并不是現(xiàn)在才開始的，而是從大約40億年前生命誕生的時(shí)候就開始的，也是個(gè)幾乎無法逃脫的條件。
但是，現(xiàn)在的人（以及實(shí)驗(yàn)用的小白鼠和小青魚等）也會(huì)在宇宙飛船中長期停留。這種情況下，長時(shí)間從重力中解放出來，以無重力狀態(tài)度過。結(jié)果發(fā)現(xiàn)我們的身體發(fā)生了各種各樣的變化。

たとえば、心臓は小さくなってしまうようだ。
心臓は、體中に血液を送り屆けるためのポンプとして働いている。頭から足元まで、ときには重力に逆らって、血液を送り屆けなければならない。そのため、心臓はほとんど筋肉のかたまりで、強(qiáng)力な力を生み出す器官となっている。
ところが、無重力狀態(tài)になると、重力に逆らって血液を送り屆けなくてよいので、それほど大きな力は必要ない。弱い力でも、十分體中に血液を送り屆けることができる。そのため、筋肉の層が薄くなり、心臓自體も小さくなってしまうらしい。

比如說，心臟好像變小了。
心臟作為向身體輸送血液的泵工作著。從頭到腳，有時(shí)必須逆重力輸送血液。因此，心臟幾乎都是肌肉塊，是產(chǎn)生強(qiáng)大力量的器官。
但是，在失重狀態(tài)下，可以不逆重力輸送血液，所以不需要那么大的力量。即使是弱小的力量，也能把血液輸送到體內(nèi)。因此，肌肉層變薄，心臟本身也變小了。

また、骨の強(qiáng)度にも影響が現(xiàn)れる。
骨の中には細(xì)胞があって、骨をいつも作り直している。そのため、いつも骨には、カルシウムが出たり入ったりしている。重力のある地上では、體重を支えるために骨に大きな力が掛かっているので、骨は強(qiáng)度を保ったまま少しずつ作り直されている。

另外，也會(huì)對(duì)骨頭的強(qiáng)度產(chǎn)生影響。
骨頭里有細(xì)胞，一直在重制骨頭。因此，骨頭里經(jīng)常會(huì)有鈣出來或進(jìn)入。在有重力的地面上，為了支撐體重，骨頭被施加了很大的力量，所以骨頭在保持強(qiáng)度的狀態(tài)下一點(diǎn)點(diǎn)被重新制作。
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ところが、無重力狀態(tài)になると、骨にほとんど力が掛からなくなるので、骨の強(qiáng)度がどんどん下がってしまう。骨からカルシウムが流れ出し、血液から尿を経由して體の外へ捨てられる。そのため、尿中のカルシウムが増えるので、宇宙飛行士は尿道結(jié)石になりやすいと言う。
また、無重力狀態(tài)にしたマウスでは、數(shù)百個(gè)の遺伝子の発現(xiàn)(DNAからRNAに転寫したり、タンパク質(zhì)に翻訳したりすること)が変化することが報(bào)告されている。さらに、ニワトリでは、無重力狀態(tài)では卵が孵化しないことも報(bào)告されている。

但是，如果變成無重力狀態(tài)的話，骨頭幾乎沒有力量，骨頭的強(qiáng)度就會(huì)不斷下降。鈣從骨頭中流出，從血液通過尿液排出體外。因此，由于尿中的鈣增加，宇航員很容易出現(xiàn)尿道結(jié)石。
另外，報(bào)告顯示，處于無重力狀態(tài)的老鼠會(huì)改變數(shù)百個(gè)遺傳因子的表現(xiàn)（從DNA轉(zhuǎn)錄到RNA，或者翻譯成蛋白質(zhì)）。而且，有報(bào)告顯示，雞在失重狀態(tài)下不會(huì)孵出蛋。

無重力狀態(tài)でどんな生物が進(jìn)化するか
これまでの話から考えれば、無重力狀態(tài)で進(jìn)化した生物は、心臓が小さく、骨がないか、あっても非常に細(xì)く、それ以外にもさまざまな変化が起きるだろうと予想される。
たとえば、私たち動(dòng)物の體には、3つの方向がある。前後軸と左右軸と背腹軸だ。
動(dòng)物では、口がある方を前と言う。動(dòng)物はエサを食べなければならないが、じっとしていては、なかなかエサの方から口の中に飛び込んできてくれない。そこで、口のある方へ進(jìn)んでいくことになる。そのため、前後ができたのだろう。これについては、無重力狀態(tài)になっても、事情は変わらない。そのため、無重力になっても前後はなくならないだろう。

無重力狀態(tài)下什么生物會(huì)進(jìn)化
從至今為止的故事來看，在無重力狀態(tài)下進(jìn)化出來的生物，心臟很小，沒有骨頭，即使有也很細(xì)，除此之外還會(huì)發(fā)生各種各樣的變化。
例如，我們動(dòng)物的身體有三個(gè)方向。前后軸、左右軸和背腹軸。
動(dòng)物的話，有嘴的叫前面。動(dòng)物必須要吃食，但如果一動(dòng)不動(dòng)的話，很難從食物的方向飛進(jìn)嘴里。于是，就朝著有口的方向前進(jìn)。因此，前后形成了。關(guān)于這點(diǎn)，即使處于失重狀態(tài)，情況也不會(huì)改變。因此，即使變成無重力也不會(huì)消失吧。

また、すばやく正確に動(dòng)くためには、體が左右対稱なほうがよい。まっすぐ進(jìn)むにも左右に曲がるにも、微妙な調(diào)節(jié)ができるからだ。そのため、飛行機(jī)も船も車も左右対稱な形をしている。
ただし、左右対稱なのは、體の外側(cè)だけでよい。私たちの體の中は、それほど左右対稱にはなっていない。心臓も胃も腸も肝臓も膵臓も左右対稱ではないし、肺は左右に一つずつあるけれど、形がかなり異なっているので左右対稱とは言えない。
さて、無重力狀態(tài)になっても、もし空気や水があるならば、左右対稱になっている方が動(dòng)くためには便利だと考えられる。そのため、左右はなくならない可能性が高い。

另外，為了快速準(zhǔn)確地移動(dòng)，身體左右對(duì)稱比較好。無論是筆直前進(jìn)還是左右彎曲，都能進(jìn)行微妙的調(diào)節(jié)。因此，飛機(jī)、船、汽車都左右對(duì)稱。
但是，左右對(duì)稱的只有身體外側(cè)。我們的身體并沒有那么左右對(duì)稱。心臟、胃、腸、肝臟、胰臟都不是左右對(duì)稱的，肺左右各有一個(gè)，但是形狀相當(dāng)不同，所以不能說左右對(duì)稱。
那么，即使處于無重力狀態(tài)，如果有空氣和水的話，左右對(duì)稱的話也會(huì)比較方便。因此，左右不消失的可能性很高。

しかし、無重力狀態(tài)で生物が進(jìn)化すれば、背腹はなくなるだろう。もともと背腹というのは、重力に関連したものだからだ。重力のある世界で、下側(cè)を腹、上側(cè)を背と言うのである。そのため、無重力で進(jìn)化した動(dòng)物には、背腹はないはずだ。
つまり、無重力で進(jìn)化した動(dòng)物は、心臓が小さく、骨がほとんどなく、背中や腹がない形をしている可能性が高い?，F(xiàn)在の地球の動(dòng)物とは、ずいぶん違う生物と言うことになる。

但是，如果在無重力狀態(tài)下生物進(jìn)化的話，背腹就會(huì)消失吧。原本背腹是和重力有關(guān)的東西。在有重力的世界里，下側(cè)稱為腹，上側(cè)稱為背。因此，無重力進(jìn)化的動(dòng)物應(yīng)該沒有背腹。
也就是說，無重力進(jìn)化的動(dòng)物，心臟很小，幾乎沒有骨頭，很有可能是沒有背和肚子的形狀?？梢哉f是和現(xiàn)在地球上的動(dòng)物完全不同的生物。

『人類が進(jìn)化する未來』
3ヵ月ほど前(2021年11月)に『人類が進(jìn)化する未來』という本がPHP新書として出版された。これは有名な科學(xué)者8人にインタビューをして、人類の未來について語ってもらった本である。
こういう企畫モノは最近わりと多いのだが、私にとって、この本は類書よりも興味深かった。それは、宇宙に存在する生命體について2人の科學(xué)者が意見を述べているのだが、それぞれが正反対の結(jié)論に辿り著いているからだ。さきほどの、重力に関する話を頭の隅に置きながら、2人の主張を見てみよう。

《人類進(jìn)化的未來》
大約3個(gè)月前（2021年11月），一本名為《人類進(jìn)化的未來》的書作為PHP新書出版。這是一本采訪了8位著名科學(xué)家，講述人類未來的書。
這樣的企劃書最近比較多，但是對(duì)我來說，這本書比同類書更有意思。這是因?yàn)閮晌豢茖W(xué)家就宇宙中存在的生命體發(fā)表了意見，但各自得出了相反的結(jié)論。我們先把剛剛提到的關(guān)于重力的話題放在腦子的一角，來看一下這兩人的主張吧。

コケルの主張
イギリスのエディンバラ大學(xué)の宇宙生物學(xué)者であるチャールズ?コケル(1967～)はは、地球外に存在する生命體は、地球の生物に似ているだろうと言う。
生物の形や行動(dòng)の多くは、物理法則に強(qiáng)く影響される。たとえば、ある程度大きくて、水中を速く泳ぐ動(dòng)物の體は、流線形に進(jìn)化する。だから、哺乳類のイルカも、爬蟲類の魚竜も、魚類のサメも、流線形の體をしている。このように、系統(tǒng)的に離れた生物が似たような特徴を進(jìn)化させることを収斂というが、収斂の多くは物理法則による結(jié)果といえる。
また、アリの行動(dòng)も物理法則に強(qiáng)く影響される。アリの行動(dòng)によって作られた巣の大きさ(體積)は、アリの個(gè)體數(shù)に比例し、簡(jiǎn)単な數(shù)式で表すことができる。

科克爾的主張
英國愛丁堡大學(xué)的宇宙生物學(xué)家查爾斯·科克爾（1967～）說，地球以外存在的生命體與地球的生物相似。
生物的形態(tài)和行動(dòng)大多受到物理法則的強(qiáng)烈影響。例如，某種程度上大，在水中快速游泳的動(dòng)物的身體會(huì)進(jìn)化成流線型。因此，哺乳類的海豚、爬行動(dòng)物的魚龍、魚類的鯊魚都是流線型的。像這樣，系統(tǒng)性分離的生物進(jìn)化相似的特征叫做收斂，但是收斂的大部分是物理法則的結(jié)果。
另外，螞蟻的行動(dòng)也受到物理法則的強(qiáng)烈影響。由螞蟻的行為產(chǎn)生的巢的大?。w積）可以與螞蟻的數(shù)量成比例地用簡(jiǎn)單的公式表示。

このように、生物の形や行動(dòng)は物理法則に支配されているけれど、小さなスケールでは多様性が存在する?？指oの顎は食べ物を砕くことができるかぎり、いろいろな形に変化できる。しかし、それは、基本的な動(dòng)作ができる範(fàn)囲內(nèi)での話で、根本には物理法則に支配された共通性が存在するはずだ。
もしも別の惑星に鳥がいたら、地球の鳥とは翼の大きさが異なるだろう。しかし、その大きさは、惑星の重力などが分かれば計(jì)算によって導(dǎo)きだせるはずで、根本的な違いではない。宇宙のどんな生命體にも、根本的には物理法則に支配された共通性が存在する、というのがコケルの主張である。

像這樣，生物的形狀和行動(dòng)雖然被物理法則所支配，但是在小規(guī)模內(nèi)存在著多樣性?？铸埖南掳椭灰艽蛩槭澄?，就可以變成各種各樣的形狀。但是，那是在能夠基本動(dòng)作的范圍內(nèi)的話，根本上應(yīng)該存在被物理法則支配的共性。
如果其他行星上有鳥的話，翅膀的大小就會(huì)和地球上的鳥不同吧。但是，如果知道行星的重力等因素的話，其大小應(yīng)該可以通過計(jì)算來引導(dǎo)，這并不是根本的區(qū)別?？瓶藸柕闹鲝埵?，無論宇宙的什么生命體，基本上都存在著被物理法則支配的共性。

ロソスの主張
いっぽう、アメリカのセントルイス?ワシントン大學(xué)の進(jìn)化生物學(xué)者であるジョナサン?B?ロソスは、地球外に存在する生命體は、地球の生物に似ていないだろうと言う。
地球に似た惑星の生命體は地球の生物に似ているだろう、という主張のおもな根拠は収斂が存在することだ。たしかに収斂という現(xiàn)象が存在することは事実なので、他の惑星の生命體も、少しは地球の生物に似ているかもしれない。しかし、地球の生物には、収斂とは反対の現(xiàn)象も存在する。たった1回しか進(jìn)化しなかった特徴もたくさんあるのだ。
たとえば、アヒルのような嘴を持った、カモノハシという哺乳類がいる。18世紀(jì)末に、初めてカモノハシの毛皮が、ヨーロッパに持ち込まれたときには、鳥の嘴と哺乳類の毛皮を合成したニセモノではないかと疑う人もいたらしい。

羅索的主張
另一方面，美國圣路易斯?華盛頓大學(xué)的進(jìn)化生物學(xué)者喬納森?B?羅索說，地球外存在的生命體和地球上的生物不相似。
與地球相似的行星的生命體與地球的生物相似吧，這種主張的主要根據(jù)是收斂現(xiàn)象的存在得出來的。確實(shí)存在收斂這種現(xiàn)象是事實(shí)，其他行星的生命體也許也有點(diǎn)像地球的生物。但是，地球上的生物也存在與收斂相反的現(xiàn)象。也有很多只進(jìn)化了一次的特征。
例如，有一種叫鴨嘴的哺乳類動(dòng)物。18世紀(jì)末，第一次將鴨嘴獸的毛皮帶到歐洲時(shí)，似乎有人懷疑這是由鳥嘴和哺乳動(dòng)物的毛皮合成而成的假貨。

このカモノハシは形も変わっているが、獲物を感知する方法も変わっている。水中を眼を閉じて泳ぎながら、嘴についている電気受容體で、獲物を感知するのだ。カモノハシは、この電気受容體を使って、近くを泳ぐ魚が引き起こすわずかな放電を感知して、魚を捕らえるのである。
カモノハシが棲んでいるのはオーストラリアの冷たい小川だが、似たような環(huán)境は世界中にたくさんある。しかし、カモノハシのような生物は、オーストラリアにしかいない。カモノハシの形や行動(dòng)が、ありふれた冷たい小川に適応するように進(jìn)化したことは間違いないのに、どうしてカモノハシは獨(dú)特なのだろうか。
それは、自然淘汰による解決法が複數(shù)あるからだ。進(jìn)化の道筋は一つではないのである。

這只鴨嘴獸的形狀也不同，而且感知獵物的方法也不同。閉著眼睛在水中游泳，用嘴上的電受體來感知獵物。鴨嘴獸是使用這種電受體，通過感知附近游魚引起的輕微放電來捕捉魚的。
鴨嘴獸棲息在澳大利亞冰冷的小河里，世界上有很多相似的環(huán)境。但是，像鴨嘴獸這樣的生物只有澳大利亞才有。鴨嘴獸的形狀和行動(dòng)肯定是為了適應(yīng)這條老生常談的小河而進(jìn)化的，為什么鴨嘴獸卻那么獨(dú)特呢。
那是因?yàn)樽匀惶蕴慕鉀Q方法有很多。進(jìn)化的道路不是一個(gè)。

たしかに収斂現(xiàn)象は存在する。しかし、それに対して、獨(dú)自の進(jìn)化を遂げた生物だってたくさんいる。ゾウのように鼻を使ってものを摑む生物なんて、他にはいないし、そもそも私たち人類が進(jìn)化するまでは、地球の生命の歴史40億年のあいだ、直立二足歩行をする生物なんて、まったく現(xiàn)れなかったのだ。
おそらく進(jìn)化は、それほど拘束されたものではないのだろう。同じ地球の上でも、獨(dú)特な進(jìn)化はたくさん起きている。ましてや、他の惑星となれば、そこの生命體はまったく異なる進(jìn)化の道筋を辿るのではないだろうか。たとえ、その惑星が全體的には地球に似ていたとしても、いろいろな點(diǎn)で地球とは少しずつ異なるはずだ。そうであれば、地球の鳥とその惑星の鳥は、まったく異なる生物になるだろう、と言うのがロソスの主張である。

確實(shí)存在收斂現(xiàn)象。但是，與此相對(duì)，也有很多生物實(shí)現(xiàn)了獨(dú)自的進(jìn)化。像大象那樣用鼻子抓住東西的生物就只有它一種，而且在人類進(jìn)化之前，地球生命的歷史40億年期間，完全沒有出現(xiàn)過直立兩足行走的生物。
恐怕進(jìn)化并沒有那么被拘束吧。在同一個(gè)地球上，也發(fā)生了很多獨(dú)特的進(jìn)化。更不用說，如果是其他行星的話，那里的生命體會(huì)走上完全不同的進(jìn)化道路吧。即使那個(gè)行星整體上和地球相似，在各個(gè)方面和地球也應(yīng)該有一點(diǎn)點(diǎn)不同。如果是這樣的話，地球上的鳥和行星上的鳥就會(huì)變成完全不同的生物，這就是羅索的主張。

ゴジラのような巨大生物がいるかも
さて、地球外に存在する生命體は、地球の生物に似ているだろうと言うコケルの主張は、進(jìn)化における環(huán)境の力を、少し軽視しているのではないかと私は思う。
もしも、他の惑星に鳥がいたとして、その惑星の重力が弱かったならば、地球の鳥より翼が小さいだけでは済まないだろう。心臓も骨も退化すれば、羽ばたいて飛ぶことはできない。でも、考えてみれば、そもそも羽ばたく必要なんてないかもしれない。重力が弱いのだから、グライダーのように滑空するだけでも、十分遠(yuǎn)くまで飛べる可能性が高い。そうであれば、重力が弱くなることによって変化するのは、翼の大きさのように些細(xì)なことではなく、飛行の消失といった運(yùn)動(dòng)様式の根本的な変化かもしれない。
あるいは、重力が弱くなっても頑丈な骨を持ち続けているとすれば、生物は體をものすごく大きくすることができるはずだ。

也許有像哥斯拉一樣的巨大生物
那么，我認(rèn)為存在于地球之外的生命體和地球上的生物很相似，科克爾的主張是稍微忽視了環(huán)境在進(jìn)化中的力量。
如果其他行星上有鳥，那顆行星的重力很弱的話，只不過翅膀比地球上的鳥小而已。如果心臟和骨頭退化的話，就不能振翅飛翔。但是，仔細(xì)想想，也許根本就沒有必要振翅高飛。因?yàn)橹亓苋?，光是像滑翔機(jī)一樣滑翔就很有可能飛到很遠(yuǎn)的地方。如果是這樣的話，重力變?nèi)醯脑?，可能就不是發(fā)生翅膀大小改變那樣細(xì)小的事情，而是飛行的消失等運(yùn)動(dòng)方式的根本性的變化。
或者說，即使重力變?nèi)?，如果繼續(xù)保持堅(jiān)固的骨頭的話，生物應(yīng)該能使身體變得非常大。
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地球に棲んでいるゾウのように大きい動(dòng)物は、重い體重を支えるために、腳を太くしなければならない。しかし、無限に腳を太くすることはできないので、おのずから體の大きさには限界がある。また、頭の位置が高くなればなるほど、血液を高いところまで上げなければならないので、心臓も強(qiáng)くしなければならない。そのため、こちらも體を大きくするためにはブレーキになる。
しかし、重力が弱ければ、腳がそれほど太くなくても重い體を支えられるし、心臓がそれほど強(qiáng)くなくても高いところまで血液を上げられる。そのため、高さが50メートルとか100メートルとかあるゴジラぐらいの動(dòng)物だって、進(jìn)化できるかもしれない。そういうゴジラのような生物が棲んでいる惑星は、地球とはまったく異なる別世界であろう。

像生活在地球上的大象一樣大的動(dòng)物，為了支撐沉重的體重，必須使腿變粗。但是，因?yàn)槟_不能無限的變粗，所以身體的大小是有界限的。另外，頭的位置越高，血液越高，心臟也必須越強(qiáng)。因此，為了讓身體變大，這里也變成了限制點(diǎn)。
但是，重力弱的話，腳不那么粗也能支撐沉重的身體，心臟不那么強(qiáng)也能把血液上升到高處。因此，即使是高達(dá)50米或100米的哥斯拉之類的動(dòng)物，也可能會(huì)進(jìn)化出來。棲息著像哥斯拉那樣生物的行星，是與地球完全不同的另一個(gè)世界吧。

私は地球外の生物は、地球の生物とは大きく異なる生命體だと思う。重力が変わるだけでも生物は根本的に変化すると思うし、物理法則は重力の他にもたくさんある。それらがみんな(たとえ少しずつでも)地球と異なれば、それらの効果は計(jì)り知れないものとなろう。そのうえロソスの主張するように、進(jìn)化の道筋がいくつもあるならば、地球外の生物が、地球の生物と似たものに進(jìn)化する確率は、ほとんどゼロではないだろうか。
まあ、実際に地球外生命が見つからないことには、決著はつかないのだけれど。

我覺得地球以外的生物和地球上的生物有很大的不同。我覺得光是重力的變化生物也會(huì)發(fā)生根本性的變化，物理法則除了重力以外還有很多。如果它們都（即使一點(diǎn)點(diǎn)）和地球不同的話，它們的效果就無法計(jì)量了。而且正如羅索所主張的那樣，如果有好幾個(gè)進(jìn)化的道路的話，地球以外的生物進(jìn)化成和地球生物相似的東西的概率幾乎是零吧。
不過，如果實(shí)際上找不到地球外生命的話，那就無從談起了。