這個例子沒問題，可是爲什麼不是世界上所有相似的沙漠都生活着袋鼠和跳鼠？爲什麼不是所有沙漠齧齒動物都是袋鼠的其他版本？正統的答案是，進化是偶然性很大的過程，隨機事件和運氣會改變進程，因此即使在類似的環境中，也很少產生同樣的形態結果。偶然性和運氣的影響力在進化過程中如此巨大，以至於趨同事件這樣的奇蹟出現了。可能存在的形態由生命分子、發揮核心作用的隨機變異和成形過程中的染色體片段缺失諸因素合力構成，根據這些可能形態的數量，從獨立源頭髮展而來的有效趨同現象應該像奇蹟一樣罕見。
但是，上百甚至上千獨立的有效趨同進化表明還有其他因素在發揮影響。某種力量推動進化的自組織過程向重現事件運動。一種與自然選擇的抽籤方式不同的動力駕馭進化過程，導致它可以不止一次地到達不太可能的遠方目的地。這不是超自然力量，而是基礎性動力，其核心就像進化本身一樣簡單。同樣是它，將趨同性注入科技和文化。
進化受到兩種壓力驅使，產生某種必然的重現結構：
1.幾何和物理法則施加負面約束，限制生命機會的範圍。
2.相關聯的基因和新陳代謝路徑所構成的自組織複合體施加的正面約束，產生幾種重複出現的新機會。
兩種動力爲進化指明新方向。它們還會繼續在技術元素領域共同發揮作用，爲技術元素的發展過程提供必然性。請允許我依次闡述它們的影響，從化學和物理法則塑造生命——乃至人類意識在技術元素領域的創新——的方式開始。
植物和動物呈現令人眼花繚亂的體形多樣性。昆蟲可能體形微小，例如蝨子，也可能龐大，例如鞋子般大小的有角甲蟲；紅杉高達100米，而小型高山植物可以裝進套管裡；體形碩大的藍鯨有如海船，小型變色龍只有1英寸長。可是每個物種的大小不是隨意形成的，它們符合某種尺寸比例。令人吃驚的是，動植物的尺寸比例是個常量，它是由水的物理法則確定的。細胞壁的強度由水的表面張力決定，這反過來決定了軀體——任何可能形式的軀體——密度始終對應的最大長度。這些物理法則不僅在地球上而且在全宇宙發揮作用，因此我們可以預期：任何水基有機體，不論何時進化，不論進化終點在何處，都會趨向這個宇宙通行的尺寸比例（根據當地重力有所調整）。
生命的新陳代謝同樣受到約束。小型動物生命快速流逝，很早就會死亡。大型動物生命悠長。動物的生命速度——細胞燃燒能量的速度、肌肉收縮速度、懷孕週期和成熟週期——顯然與生命周???和體形大小成比例關係。新陳代謝速度和心率與動物的重量成比例。這些常量產生於物理學和幾何學基本法則，以及能面（肺部表面、細胞表面和體液循環量等）最小化的天然優勢。與大象相比，老鼠的心臟和肺部跳動很快，儘管如此，二者一生中心跳和呼吸次數一樣。似乎上帝給哺乳動物分配了15億次心跳，並告訴它們想用就用。體形很小的老鼠在前面快速奔跑，它的生命就是大象生命的快進版。
在生物學領域，新陳代謝速度恆定的最典型例子是哺乳動物，但研究者最近發現相似的法則作用於所有的植物和細菌，甚至各種生態系統。稀疏的寒帶海藻羣落可以被視爲心臟恆溫動物的慢動作版本。植物或生態系統中每千克物質包含的能量（或者說能量密度）與新陳代謝所需能量相當。很多生命參數——動物孵卵所需時間、成片森林形成速度以及DNA變異速度——似乎都符合普遍的新陳代謝比例法則。“我們發現，儘管生命的多樣性不可思議——從西紅柿樹到變形蟲再到鮭魚，但如果以體形大小和溫度作爲參考依據，這些（新陳代謝）中有很多在速度和時間上明顯相似。”發現這條法則的研究人員詹姆斯·吉魯利和傑弗裡·韋斯特說道。他們認爲，“新陳代謝速度是基本的生物速度”，是包括能量在內的“宇宙鍾”，是所有形式的生命運動的速度。對任何生物而言，這口鐘都是不可避免的。
還有一些物理常量在生物界也是普適的。幾乎所有類型的生物都具有兩側對稱性（左邊和右邊互爲鏡像）。這種基本的對稱性似乎產生了多層次的自適應優勢，包括更卓越的運動平衡性、有先見之明的冗餘（一切事物至少都有兩個！）以及基因代碼的高效精簡（只要複製一邊的代碼）。其他幾何結構不過是運用簡單有效的物理學常識，例如管狀結構給植物、動物（腸就是這樣的結構）和腿部輸送營養。一些重複出現的構造，例如樹枝和珊瑚枝的展開或者花瓣的旋渦狀排列，都是基於生長的數學原理。它們的再現是因爲數學是永恆的。地球上所有生物都以蛋白質爲基礎，細胞內蛋白質的摺疊和展開方式決定了該生物的特性和行爲。生化學家邁克爾·登頓和克雷格·馬歇爾論述道：“蛋白質化學領域的最新進展表明，至少有一類生物結構——即基本的蛋白質摺疊——是由導致晶體和原子形成的類似的物理法則決定的。這些法則使每種生物在其外形下面具有統一的理想結構。”作爲引發生命多樣性的基本分子，蛋白質最終也要受制於一組數量有限的重現法則。
如果制定一份包含一切地球有機體的全部物理特性的大型電子表格，我們會發現很多空白處，這是爲那些邏輯上“可能存在”但實際上不存在的有機體留出來的。這些替補生物服從生物和物理法則，可是從未出現過。這種“可能存在”的生命形式也許包括哺乳蛇，（爲什麼沒有？）以及飛行蜘蛛或陸生烏賊。事實上，如果現有動植物圈發展時間足夠長，人類不予干涉，地球上仍有可能進化出上述動物中的某些種類。這些推測出的生物聽起來完全可信，因爲它們具有趨同性，重新採用（但是重組）了整個生物圈反覆出現的形態結構。
藝術家和科幻小說家幻想其他遍佈生物的星球時，雖然盡力跳出地球約束的思維框架，但是他們想象的很多有機體還是保留了地球上看到的生命形態。有人會將這種現象歸因於缺乏想象力：我們總是驚訝於海底最深處發現的奇異生物，那麼其他星球上的生命也應該充滿神奇。包括我自己在內的其他人贊同，我們會感到驚奇，但是考慮到“可能存在”的生命形式——這個巨大的想象空間包含了原子經排列後組成有機體的所有可能方式，我們在另一個星球上找到的只會是可能存在的生物的很小部分。其他星球上的生命是否令人驚訝，取決於它與我們已經熟悉的形態發生怎樣的聯繫。因爲視網膜色素層研究而獲得諾貝爾獎的生物學家喬治·沃爾德對美國國家航空航天局講述道：“我告訴學生們：在這裡學好生物化學，將來可以通過在大角星舉行的考試。”
DNA結構所受到的物理約束最明顯。DNA分子如此不同尋常，稱得上獨樹一幟。每個學生都知道，DNA是獨特的雙螺旋鏈，可以輕鬆壓縮和解壓，當然，還可以自我複製。不過，DNA也可以展現爲平板、互鎖環甚至八面體結構。某些巨型蛋白質鏈負責塑造人體組織和肌肉的物理特性，分子中獨一無二的體操健將DNA充當複製這些巨型蛋白質鏈的動態模板，這個過程依次通過互動形成龐大的複雜生態系統。從這個無所不能的準晶體開始，帶着所有意想不到的外形，生命向前跳躍式發展，呈現出令人生畏的多樣性。沿着DNA極細小的古老螺旋發生的微妙重組，令世間誕生出20米高、四處遊蕩、神態威嚴的蜥腳類恐龍，像寶石一樣的綠色閃光蜻蜓，冰清玉潔的白色蘭花花瓣，當然，還有複雜的人腦。一切都來自這個小小的準晶體。
如果我們承認除了進化沒有超自然力量發生作用，那麼所有這些形態——還會有更多——某種意義上一定被包含在DNA結構中。還能來自哪裡？各類橡樹的細節特徵和未來的橡樹物種是先天決定的，以某種形式存在於第一顆橡子的DNA中。此外，如果我們承認進化之外沒有超自然力量發生作用，那麼人類大腦——都是同一粒始祖細胞的後代——的代碼也一定暗含在DNA中。如果大腦是這樣的話，那麼技術元素呢？空間站、聚四氟乙烯和互聯網是否也溶解在染色體組中，只爲了此後在長期的進化過程中沉澱成形，正如數十億年後橡樹最終顯現爲目前的形態？
當然，單獨研究這種分子完全無法揭示物種的多姿多彩：我們徒勞地在DNA的螺旋梯中尋找長頸鹿。但是我們可以搜索用來替代的“橡子”分子，作爲一種工具再現DNA的展開過程，觀察在DNA之外是否存在其他力量可以產生同樣的多樣性、可靠性和可進化性。一些科學家在實驗室尋覓DNA替代物，方法包括設計“人造”DNA、合成與DNA類似的分子以及構建全新的生物化學系統。發明DNA替代物有一系列實際理由（例如，創造可以在太空工作的細胞），可是至今還缺乏具備DNA的多功能性和智慧的替代物。
爲了滿足對DNA替代分子的需求，第一個顯而易見的方法是將略作改動的鹼基對置換到螺旋中（想想DNA螺旋梯的不同梯級）。K·D·詹姆斯（K.D.James）和A·D·埃林頓（A.D.Ellington）在合著的《生命起源和生物圈進化》（OriginsofLifeandEvolutionoftheBiospheres）中寫道：“根據鹼基對替換計劃開展的試驗表明，目前存在的嘌呤組和嘧啶組（標準的鹼基對類型）很多方面達到最優……非自然形成的經過試驗檢測的核酸類似物已被證明大多數無法自我複製。”
當然，科學領域有很多起初被認爲不大可能、不合情理或完全不可能的發現。至於自組織生命的例子，由於我們對它的全部瞭解是基於數量只有1——就是地球——的樣本（只在有限範圍內），因此我們在歸納替代物時需要特別謹慎。
可是化學就是化學，在宇宙任何地方都不會改變。碳元素位於生命的核心，因爲它的化學活潑性很強，具有很多連接其他元素的“鉤子”。它和氧元素關係非常融洽。碳容易氧化，成爲動物的燃料，也容易被植物的葉綠素脫氧（減少氧元素）。自然而然，它成爲由極不相同的超大分子構成的長鏈的支柱。硅，碳的同位素姐妹，是製造非碳基生命形式的最有可能的候選替代者。硅與其他元素的結合也是多種多樣，而它在地球上的儲量超過碳。當科幻小說作家幻想其他生命形式時，經常以硅作爲生命基礎。但在現實生活中，硅存在幾個重大缺陷。它不能與氫結合成鏈狀結構，這限制了其衍生物的大小。硅硅結合在水中不穩定。硅“吸入”氧後，“呼出”的是礦質似的沉澱物，與氣體狀的二氧化碳不同。這使得它很難散開。硅基生物可能呼出的是堅硬的沙粒。基本上，硅創造乾燥的生物。如果沒有液態母體，難以想象如何向四周運送複雜分子，以實現互動。也許硅基生命住在熾熱的世界，在那裡硅酸鹽都能熔解。也有可能母體是溫度極低的液態氨。但是，與浮在未冰凍**的表面並與之分離的冰不同，冷凍的氨會下沉，使得整個海洋都被凍住。這些擔憂不是假想出來的，而是建立在製造碳基生命替代物的試驗基礎上。迄今爲止，所有證據都表明DNA是“完美”的分子。
人類的聰明大腦可以構想出新的生命基礎，然而發現可以自我創造的生命基礎卻是更高等級的事務。實驗室製造出來的潛在的合成生命基礎也許有足夠的活力，可以在野外存活，但不能通過自組織方式形成。如果你可以不再要求自組織誕生形式，就能躍進至各種從未獨立進化的複雜系統。（這實際上是大腦的“工作”：產生某些類型的複雜事物，這些事物是進化的自我創造過程不能產生的。）機器人和人工智能不需要從富含金屬的岩石中自組織形成，因爲它們是人類製造的，而不是自然產生的。
然而，DNA的確需要自組織。到目前爲止，關於這種強大的生命核心最引人注目的事情是：它自己組裝自己。在太空中，甚至???各星球的土坑裡，可以輕而易舉地找到最基本的碳基分子——例如甲烷和甲醛。我們嘗試過用各種非生命條件（閃電、高溫、暖池、衝撞、冰凍/解凍）來刺激這些像樂高積木一樣的分子搭建成8個作爲RNA和DNA成分的糖分子，可是所有條件下生成的糖都達不到維持存在所需的最小數量。製造其中一種糖——核糖（即RNA中的R）——的所有已知途徑是如此複雜，以至於在實驗室中難以複製，在野外再現（一定程度上）更是不可想象的。這還僅僅是處理8種基本前驅體分子中的一種。大量培養其他不穩定化合物、使之能夠自我繁殖的必要條件——可能相互矛盾——還沒有發現。
可是我們遇見過成功案例，因此我們知道可以找到這些特殊路徑，至少一條。不過，數條並行工作的路徑同時暢通的情況是極難出現的，這意味着，也許只有一個分子可以穿過這個迷宮，自我組合它的大量片段，自我複製曾經出現的結構，然後從這個起點釋放出我們見識過的地球生命的難以置信、令人歎爲觀止的豐富多彩和生機勃勃。找到一種分子可以自我複製並且孕育數量前所未有的複雜生物，這還不夠。也許的確存在多種通過化學反應產生的神奇細胞核可以滿足要求，但找到無所不能而且可以自我繁殖的分子，是一項挑戰。
迄今爲止，沒有任何競爭者可以發揮那種魔力，甚至連達到近似程度的都沒有。這就是西蒙·康韋·莫里斯把DNA稱爲“宇宙中最奇特的分子”的原因。生化學家諾曼·佩斯（NormanPace）認爲，也許存在一門“宇宙生物化學”，以這個最引人注目的分子爲研究基礎。他推測：“看起來有可能任何地方生命的基本積木都與我們相似，如果不是細節上，至少在總體上是這樣。那麼，20種氨基酸就是想象得到的最簡單的碳結構，可以傳送生命體的功能分子團。”將喬治·沃爾德的話改一下：要研究外星人，請研究DNA。