为了让我们（人类）最终来到这里（地球），发生了太多事情。一个充满水的行星以特定的距离绕着特定大小的恒星运行，才使得我们的物种成为可能。在我们进化之前，必须先出现活细胞、动物和灵长类动物。鱼 需要登上陆地。考虑到我们曲折道路上众多必需的先决条件和前体，我们自身的存在似乎是偶然的，近乎奇迹。
几十年来，“艰难步骤”模型（hard-steps model）的人类起源理论支撑了这一观点，认为——考虑到我们相对于太阳和地球总时间线而言进化所花费的时间——我们的出现是极不可能的。根据“艰难步骤”模型，这种极大的不可能性在宇宙中普遍存在：任何类人智能生命的进化在任何行星上都是难以实现的。
但是，一个反驳的新理论颠覆了这一想法。根据周二（2月14日）发表在《科学进展》杂志（Science Advances）上的一篇论文，地球及其他地方的智能生命可能比我们之前想象的要普遍得多。这项定性回顾研究详细批判了“艰难步骤”模型，并提出了理解我们物种进化耗时数十亿年的替代性方法。新提出的框架认为，如果我们灭绝了，其他形式的智能生命可能会轻易出现。而且，人类在宇宙中并不像我们认为的那样孤独。虽然这并非外星人的直接证据，但该理论为测试和研究外星人可能存在于何处、何时以及是否可能存在提供了前进的道路。
“我们的存在可能不是一个进化的巧合，”宾夕法尼亚州立大学微生物学教授、该研究的合著者詹妮弗·麦卡拉迪（Jennifer Macalady）说。“我们是我们星球进化的预期或可预测的结果，就像那里存在的任何其他智能生命一样。”
“艰难步骤”模型进化
要理解新理论，首先要理解旧理论。第一个版本的“艰难步骤”模型是由物理学家布兰登·卡特（Brandon Carter）于1983年提出的。简单来说，他观察了太阳预期的总寿命，并注意到人类出现在地球的后半段，只剩下几十亿年的阳光和宜居时间。他认为这意味着任何给定行星上类人生命进化的平均时间远远长于大多数行星的宜居窗口期。而且，人类之所以花费如此长的时间才出现，是因为一系列极其不可能的生物学“艰难步骤”必须依次发生才能实现。
最初，他提出了不超过一两个艰难步骤，并认为它们是DNA的起源以及最终允许人类级别智能的进化飞跃。后续的科学家们在此模型的基础上进行了研究，并提出了其他可能的艰难步骤。这项新的回顾总结了这些步骤，并聚焦于过去研究中最常引用的五个。它们是生命的起源、光合作用、真核生物、多细胞动物和人类的出现。
根据“艰难步骤”的思维，根据目前的记录，这五件事在地球历史上都只发生了一次，需要多种基因变化同时发生，并且对我们的存在至关重要——因此，人类的出现被归因于大量的运气。
走向智能生命的滑坡
相比之下，新模型为这些事件看起来罕见的原因找到了替代性解释——这打开了它们实际上并非固有不可能性的大门。它将智能生命描述为地球地质和生物学之间行星反馈循环的结果，其中一个变化使得下一个变化成为可能，甚至不可避免。生命进化与我们行星的进化同步进行，因此它们不能被分开，麦卡拉迪解释说。
简而言之：我们可能在地球生物圈使其成为可能之时就已经进化了。“我们实际上是在说，人类是按时出现的，与地球系统的进化相比，”麦卡拉迪说。“一些地外生物圈的进化速度可能比地球更快。我们只是不知道。”
这篇回顾论文提出了一些原因，解释了所谓的“艰难步骤”为何可能更像是一个斜坡。首先，麦卡拉迪和她的合著者承认，化石和基因记录极不完整，并未准确捕捉地球上所有进化过的东西。因此，卡特等人认为只发生过一次的事情，实际上可能在地球历史上发生过多次。
作为一名微生物学家，麦卡拉迪指出她非常清楚重复在进化中有多么普遍。“重复的例子比艰难步骤的例子要多得多，”她说。“生命是极其有创新性和活力的。”例如，细胞获得质体——使光合作用成为可能的叶绿体的原始形态——长期以来被认为是生物学中的一个独特事件。然而，2005年的一项研究促使人们重新思考，表明一个非常相似的过程在进化史上更近期地再次发生。
一旦进化创新得以确立，它可能会挤压掉生命之树上的其他相似节点。考虑到智人是我们唯一留存下来的物种，尽管我们越来越了解我们起源于一个复杂且拥挤的领域。
任何特定的生物学变化也可能改变环境，从而阻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非独立于任何其他事件。其中最清晰、研究最透彻的例子是光合作用，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环境，并“拉起了象征性的梯子”。
这个观点：即地球上的生命塑造了地球本身，是新理论的关键。慕尼黑大学地学生物学家、该评论的主要作者丹尼尔·米尔斯（Daniel Mills）说，智能生命进化耗时数十亿年，是因为每个必需步骤可能发生的时间窗口比卡特假设的要小得多，并且直到地球历史后期才出现。他指出，最早的动物出现不可能早于地球生命周期约20亿年后，当时大气中出现了第一批氧气。他补充说，满足长期人类居住的条件大约在4亿年前才出现，此时地球历史上91%的时间已经过去。“卡特假设人类可能随时进化，但这根本是错的。在地球历史的绝大多数时间里，地球并不支持人类。”
我们的出现不一定是侥幸。相反，它可能是一个必然的结果，由行星条件和生物事件组成的“失控列车”所推动，其中每个环节都使得下一个环节更可能发生。这项研究并未证明其可能性，但它确实为开始测试它提供了前进的道路。
地外生命存在的证据
麦卡拉迪和米尔斯都指出，在人们能够自信地说我们在宇宙中有多么稀有之前，还需要进行大量的具体科学研究。生态学观察和实验室实验，验证微生物的pH和温度要求，可以阐明地球需要什么样的条件才能使这些生命形式首次出现。对古代蛋白质和基因的深入研究可以揭示失落的谱系。地质学的进步提供了越来越清晰的古代环境图景，而气候建模可以帮助填补空白。
我们可以测试哪个理论（艰难步骤还是不那么艰难的步骤）更可能的一种方式是继续探索我们自己的星球之外。随着我们观测能力的提高，调查系外行星大气层中氧气的迹象可能会提供一个重要线索，表明类似的进化轨迹已经发生不止一次。新理论本身可能会促使对上述所有方面的更多投资，并加速对外星生命的搜索。
即使没有，它也提供了一种思考我们星球和我们自己的新方式。埃隆·马斯克（Elon Musk）这样的技术至上主义者中的一部分人认同“艰难步骤”理论，米尔斯指出。这是他们为人类需要殖民其他行星提供理由的重要部分——因为我们可能是宇宙中复杂文明的唯一机会。“这给我们带来了巨大的压力，”米尔斯说。
然而，如果我们不是那么特别，那么风险就会改变。如果我们因自己的行为或外部环境而灭绝，那么下一个可能出现的可能是另一个有自我意识、技术先进的社会。“我觉得这令人安慰，”米尔斯说。“我确实希望我们能长久存在，但我会很高兴地球能获得第二次机会。”
