地球上所有的生物都是以碳元素为基础的。我们吃的是优质的碳水化合物,排泄的是另一些碳水化合物。元素周期表里有种元素,为什么只有碳元素能担此重任呢?其它元素行不行呢?地球以外会不会可能有其它元素生物呢?
生物储存遗传信息需要一些结构复杂的大分子,在地球上主要是DNA和RNA。还有一些生物大分子负责催化各种维持生命活动的化学反应。这些复杂的大分子必须要有结构稳定的骨架,地球上的生物大分子主要以碳元素为骨架,所以称为碳基生物。虽然元素周期表中有那么多种元素,却只有硼、硅和碳,才能形成长链大分子。
硼基生命存在几率很低
在硼、硅和碳这三种可以形成长链大分子的元素当中,首先可以排除硼。硼元素在宇宙中的数量十分有限,含量比碳元素低数百万倍。尽管硼原子之间可以相互连接,也可以通过氢原子形成笼状骨架,骨架上的氢原子连接形成硼烷,但这些分子简单、封闭,因此它们不太可能成为构成生命的分子,也不可能存在于地球上的生物体中。
硅基生命只能生活在无水星球
硅元素比硼元素有希望多了。在地球上,硅元素与氧结合成为二氧化硅,是组成岩石的主要成分;高纯度的硅元素可以用来制作半导体、集成电路。硅原子可以相互连接形成长链,与氢原子连接则可以形成硅烷,还可以与其它元素形成有反应活性的基团结构。
除了碳元素以外,不少人推测外星生命可能是以硅元素为基础的。然而,硅-氢化合物遇到水很容易分解,因此硅基生命不可能用水作为体液。不仅如此,在地球上生活就能立即要了它们的命。如果存在硅基生命,它们也太脆弱了,它们一定要设法找到一颗没有水的星球,才能生活得安然无虞。考虑到水在宇宙中几乎无处不在,或许硅基的生命不太可能存活。
碳基分子伴随着宇宙尘埃播撒生命的希望
碳原子最适合作为生物大分子的骨架,地球上生活的各种生物是最好的例子。碳元素在宇宙中含量十分丰富,位居第4。科学家通过天文观测,在星际尘埃中发现了许多含碳或碳基分子,例如碳水化合物、脂肪酸、氨基酸、嘧啶和嘌呤,等等。这些化合物一旦落到适合的星球,就有可能形成原始生命,它们含量丰富,是生命分子中的首选。
结语
综合以上因素来看,如果存在外星生命,很可能也是以碳为基础的。当然,每个星球的条件不一样,基于碳的生命不必完全遵循地球上的生命模式。例如,遗传物质不一定是DNA或RNA,作为催化剂的酶也不一定是蛋白质。