I årtionden har barn, filmproducenter och forskare varit upptagna av tanken på hur utomjordingar ser ut. Om de finns, är de som vi, eller tar de de mest otänkbara formerna? Svaret på denna fråga beror faktiskt på vår förståelse av evolutionära processer som sker på den djupaste nivån.
Under åren har Hollywood skapat en hel del mänskliga utomjordingar. Först dikterades detta val av nödvändighet: specialeffekter krävde att någon tog på sig en gummidräkt. Ironiskt nog, nu när datorgrafik kan göra allt, ser filmutlänningar så mänskliga ut som möjligt så att betraktaren känslomässigt kan ha medkänsla med dem: James Camerons avatar är ett bra exempel.
För närvarande finns de enda livsformer som finns tillgängliga för vår studie här på jorden. De har ett enda ursprung för 3,5 miljarder år sedan, men denna gemensamma förfader födde kanske cirka 20 miljoner existerande djurarter ensam. Deras kroppar är ordnade efter cirka 30 olika kroppstyper av stora grupper, definierade som typer av organismer.
Men när djuren först delades upp i arter för ungefär 542 (eller fler) miljoner år sedan i den kambrium-evolutionära "explosionen" kunde det ha funnits ännu fler sorter av grundläggande organismer. Ta till exempel den femögda, stammen utrustade opabinia, petiolat och liknar en dinomiskblomma, liksom vår avlägsna släkting, chordaten pikaya.
Opabinia
Pikaya
Kampanjvideo:
Filmens återspolning av livet
I ett berömt tankeexperiment undrade biologen Stephen Jay Gould vad som skulle hända om vi spolar tillbaka livets band och spelar upp det igen. Gould hävdade vikten av slump i evolutionen: om en liten sak förändras lite tidigare växer konsekvenserna av förändringen som en snöboll över tiden.
I den version av historien vi känner till överlevde pikaya, eller något som liknade det, och födde fisk, amfibier, reptiler, däggdjur och slutligen oss själva.
Men vad skulle ha hänt om det inte hade överlevt? Kunde en annan grupp ha skapat intelligenta varelser så att du nu kan läsa den här texten med fem ögon istället för de vanliga två? Om vårt ursprung på jorden verkligen baserades på denna axel, varför skulle utomjordingar utvecklas på andra planeter, till och med på distans likna oss?
Svaret, enligt evolutionärbiologen Simon Conway Morris, ligger i evolutionär konvergens: processen genom vilken avlägset besläktade djur utvecklar mycket liknande egenskaper. Till exempel utvecklades en liknande strömlinjeformad delfiner, tonfisk och utdöda ichthyosaurier i varje art under utvecklingen oberoende av de andra som en reaktion på selektivt tryck med effektiv snabb rörelse under vatten.
Men vilka aspekter av främmande biologi kan vi se? Kolbiokemi visar att kol bildar stabila kedjor och också skapar stabila men lättfördelade föreningar med andra element. Andra element, särskilt silikon och svavel, bildar mindre stabila föreningar vid temperaturer som liknar de på jorden.
Vatten eller något annat lösningsmedel verkar också vara nödvändigt. För att evolution ska kunna ske måste det finnas någon mekanism för att lagra och reproducera information med måttlig trohet, såsom DNA, RNA och liknande.
Och även om de första cellerna själva dök upp på jorden ganska tidigt, krävde framväxten av flercelliga djur nästan 3 miljarder år av utveckling. Därför är det mycket möjligt att livet på andra planeter kan fastna i det encelliga stadiet.
På en planet som liknar jorden är det också möjligt att strålning från en främmande sol eller solar kommer att användas biokemiskt som en energikälla.
Ett relativt stort antal flercelliga primärproducenter kommer sannolikt att behöva ett lätt lagringssystem från löv och kvistar för att effektivt använda ljus. Liknande former och regler utvecklades konvergerande på jorden, därför kan vi på planeter som liknar jorden förvänta oss att olika, bekanta former av "växter" uppträder.
Med några få undantag äter djur antingen primärproducenter eller varandra, alternativen är oändliga. Att hitta mat kräver ofta rörelse så att munnen är framför, det vill säga djuret måste ha en början (huvud) och ett slut (svans).
Att röra sig på en hård yta kräver en speciell struktur (till exempel cilia, muskulösa fötter eller ben) vid kontaktgränsen, det vill säga det måste finnas en rygg och en ovansida. Detta medför vanligtvis också bilateral (höger-vänster) symmetri: de flesta djur tillhör faktiskt en "supergrupp" som kallas "bilateralt symmetrisk".
Varför skulle de inte vara jätte intelligenta "insekter"?
Men hur är det med de enorma, hjärn- och intelligensvarelserna som kan röra sig i det interstellära rummet? Insekter är den mest artrika gruppen på jorden: varför skulle inte utomjordingar vara som dem?
Tyvärr, om ditt skelett är på utsidan är det svårt för dig att växa, detta innebär också att du regelbundet kasta skalet och bygga om det.
På en planet som jorden skulle alla relativt små marklevande varelser med skelett utanför bryta under sin egen vikt när de smälter, och en komplex hjärna kan ta en betydande storlek för att rymma.
Relativt stora hjärnor, en del av förmågan att använda verktyg och problemlösning verkar vara sammankopplade på jorden och utvecklas om och om igen: hos apor, valar, delfiner, hundar, papegojor, kråkor och bläckfiskar. Aporna utvecklade dock förmågan att använda verktyg mycket bättre. Detta är åtminstone delvis en följd av tvåvägs gång, vilket frigör frambenen och fingerfärdigheten (som också kan vara nyckeln till att skriva).
Till slut förblir frågan om hur mycket intelligenta främmande varelser kommer att likna oss öppen.
Kanske närvaron hos människor av endast ett par ögon och öron (tillräcklig för stereosyn och stereohörsel), ett par ben (en förkortad version av de initialt mer stabila två paren) är viktig, eller kanske inte.
Många andra organ är också parade som en följd av vår evolutionärt djupt rotade (och kanske oundvikliga) bilaterala symmetri. Vissa delar av vår struktur är dock bara resultatet av slumpen. Det faktum att vi har armar och ben med fem fingrar är en följd av beroende av fem fingrar från våra forntida fyrbenta förfäder, vars nära släktingar brukade förlita sig på både sju och åtta fingrar.
Faktum är att de flesta arter utsattes för slumpmässig "blockering" under utvecklingen, vilket ledde till en mer stereotyp och mindre flexibel struktur av organismen under evolutionen. Att sortera det funktionella och det slumpmässiga är en av de stora, enastående utmaningarna i evolutionär biologi som hjälper oss att bättre förstå hur främmande livsformer kan skilja sig från oss.
Det viktigaste sättet vi söker efter intelligent liv i rymden är att försöka fånga radio- eller gammasändningar. Dessa åtgärder är mer koncentrerade till stjärnsystem med planeter som liknar jorden, eftersom man tror att det är på dem som livet kan existera. När allt kommer omkring är det lättare att leta efter ett”liv vi känner” än ett liv vi inte vet något om.
Matthew Wills, konversationen