没人知道生命是在何时、何地、如何起源的——至今，生命起源仍是科学界最大的谜题之一。我们唯一能肯定的是，35亿年前，微生物就在地球上出现了。然而对于更早以前出现过什么样的生命，由于缺乏可靠证据，科学界一直没有定论。
30年前，生物学家普遍认为，生命起源于一次偶然化学事件，由于发生几率太小，几乎不可能在已知宇宙中重复。1965年诺贝尔生理学或医学奖获得者、法国生 物学家雅克·莫诺(Jacques Monod)就持这种观点，他在1970年的一篇文章中写道：“人类终于知道，在这个冷清而又广袤的宇宙中，他们是多么孤独，因为生命的出现纯属偶然。” 但最近几年，关于生命起源的认识发生了戏剧性变化。1995年，比利时著名生物化学家克里斯蒂安·德杜夫(Christian de Duve)提出，生命是“宇宙必需的”，在任何类地行星上，“生命几乎注定会产生”。德杜夫的观点坚定了天体生物学家的信心：宇宙中散布着生命。美国纽约大学的罗伯特·夏皮罗(Robert Shapiro)把上述观点称为“生物决定论”(biological determinism)，甚至还有科学家认为，这种观点可以表述为“生命已被写入自然法则”。
科学家怎样判定哪种观点才是正确的呢？最直接的办法就是在其他行星(如火星)上寻找生命的证据。如果在太阳系的两颗行星上，生命起源都是“从零开始 ”，我们就可以认为“生物决定论”的假设是正确的。不过，要找到火星生命(如果存在的话)，并详细研究这颗红色星球的生物圈，可能还需要相当长的时间。
当然，寻找火星生命并非验证生物决定论的唯一方法。任何星球都不会比地球更“像”地球，如果生命能在类似地球的环境下产生，我们就可以假设，生命可能 在地球上反复出现过很多次。这种可能性无疑让人充满遐想，为了验证它，科学家开始在沙漠、湖泊和洞穴中寻找外星生命的证据——这些生命可能与已知生物完全 不同，因为它们是独立起源的。科学家们猜测，这类生物很可能与细菌一样微小，只有用显微镜才能观察到，因此他们开始研究新的检测方法，用于寻找很可能就隐 藏在我们身边的外星生物。
虽然在科学界，对于生命的严格定义至今尚未形成共识，但大多数科学家都有相同的看法：新陈代谢(从环境中摄取营养物质，并将这些物质转变为能量，然后 把代谢产物排出体外)和自我复制能力是生命的两个主要特征。关于生命起源的一种传统观点是，如果在早期地球上，生命起源曾不止发生一次，产生了多种生命形 式，那么其中一种将迅速占据主导地位，消灭掉其他生命形式。我们也知道，当一种生命形式迅速占有全部可利用的资源，或“拉帮结伙”、仅在同类生物中交换优 势基因，共同对付“弱势群体”时，情况就是如此。但这种论点无法让人信服。细菌和古细菌(archaea)是两种差异极大的微生物，它们的共同祖先要追溯 到30亿年前，但在漫长岁月里，两种微生物一直“和平相处”，谁也没有灭掉谁。其他形式的生命体也许和已知生物没有竞争关系，因为这些“异形”占据的地 方，是已知微生物根本无法生存的极端环境，它们需要的能源，也可能与现有生物需要的完全不同。
地球上有外星生命吗？
至今，科学家仍未在地球上发现与已知生物不同的生命体，然而这并不代表地球上没有外星生命：虽然现代科学技术已经很先进，但还有很多生物我们无法观察到。
即使其他生命体已经从地球上消失，但在遥远的过去，它们可能曾在地球上风光一时。如果真是那样的话，科学家可以通过地质学记录，找到它们留下的、被岩石尘 封了几亿年甚至几十亿年的生物学标志。如果这些生命体有着独特的新陈代谢方式，它们改变岩石成分或形成沉积矿物质的方式，将是已知生物活动无法解释的。某 些现有生物无法产生的生物标志(比如一些特殊有机分子)，可能就隐藏在古老的微生物化石中，科学家在太古代(25亿年以前)岩石中就发现过这样的化石。
一个更激动人心但也更“异想天开”的设想是：其他类型的生命体至今仍然存在，它们构成了一个“影子”生物圈(shadow biosphere)——这是美国科罗拉多大学的卡罗尔·克莱兰(Carol Cleland )和谢利·科普利(Shelley Copley)发明的新词。乍看起来，这个想法似乎很是荒谬：如果外星生物就在我们眼皮底下(甚至就在我们的鼻子内)大量繁殖，为什么科学家一直没能发现 它们？但我们不能轻易否定这个设想。地球上，微生物的数量超乎想象，仅通过显微镜观察，很难区分它们。微生物学家必须分析某个微生物的基因序列，才能确定 它在进化树上的位置。到目前为止，有明确分类的微生物，只占已知微生物很小一部分。
可以肯定的是，我们仔细研究过的生物都来自同一个祖先。已知生物具有相似的生化特性，采用几乎完全相同的遗传密码，这使得生物学家能通过基因序列，找 到它们在进化树上的位置。但是，科学家在分析新发现的物种时所使用的方法，是专门用于检测我们熟知的生物。这些技术能检测到与现有生命形式完全不同的外星 生物吗？答案显然是否定的。如果外星生物被限定在微生物领域，科学家可能已经将它们遗漏。
可能存在外星生命的地方
最有可能存在外星生命的地方，可能是一些“与世隔绝”的、环境极其恶劣的区域，因为已知生物无法在这里存活。如果找到生命活动的迹象，就证明这些地方可能存在外星生命。
我们在地球上的哪些地方可能找到外星生物呢？一些科学家把注意力集中在这样一些地方：生态学上完全孤立、已知生物永远无法涉足的小生态环境。近几年， 一个令人惊讶的发现是，某些生物能在极端环境下生存。从滚烫的火山口到南极洲干涸的河谷，在这样的极端环境中，都能发现微生物。还有一些生存能力超强的微 生物——嗜极菌(extremophile)，竟然能在高浓度的盐湖中、被重金属污染的强酸性尾矿中以及核反应堆废料池中生存。
然而，再顽强的微生物也有耐受极限，因为所有已知生物都离不开液态水。智利北部的阿塔卡马沙漠(Atacama Desert)非常干燥，在那里找不到任何已知生物。虽然某些微生物还能在高温下繁殖，但在温度高于130℃的环境下，我们能找到的，最多是已知生物的尸 体。不过，我们不能用这样的条件去衡量外星生命，因为它们也许能在更干燥或者温度更高的环境中生存。
科学家可以在一个生态学上完全孤立的区域寻找生命活动的迹象(例如土壤和大气层之间的碳循环)，作为外星生命存在的证据。孤立的生态系统其实很容易找 到，如地壳深处、大气层上部、南极洲、盐碱地以及被重金属或其他污染物污染的地带。研究人员还可以在实验室中“创造”孤立的生态系统：首先改变温度和湿 度，将已知生物杀死，如果仍有生命迹象，可能就是外星生命在起作用。利用这种方法，科学家发现了一种耐辐射细菌(Deinococcus radiodurans)，它们能承受的γ射线辐射剂量，是人类能承受的剂量的1,000倍。令人失望的是，最终结果表明，这种细菌和其他耐辐射生物一 样，在遗传学上都与已知生物有关，并非外星生物。不过，这并不能排除利用这种方法找到外星生物的可能。
科学家已经找到一些几乎与其他生态系统完全隔离的环境。在地壳深处，微生物群落与光线、氧气和其他生物的有机产物完全断绝了联系。它们能生存下来的原 因是，某些微生物可以将在化学或放射反应中释放出的二氧化碳和氢，用于新陈代谢、生长和复制。尽管迄今为止，科学家在这些生态系统中发现的微生物都与生活 在地表的微生物有紧密联系，但我们对地壳深处的生物学探索还处于初级阶段，在更深的地方，或许有惊喜正等着我们。综合海洋钻探计划(Integrated Ocean Drilling Program)从深达1千米的海床采集岩石样本、探查岩石中的微生物，就是该计划的目的之一。陆地上的钻探工作还曾发现，即便在更深的地下，仍有生物活 动的迹象。然而，科学界至今尚未制定系统、大规模地探索地壳深处生命的计划。
