生命的主要物质为什么是碳而不是硅或其他

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自从化学尤其是分子生物学快速发展以来,科学家们发现:地球上所有生命形态和物种,无外乎都是由25种化学元素构成的。一个典型的生物细胞比如人体细胞的总质量当中,有96%是由氧(65%)、碳(18%)、氢(10%)、氮(3%)这4种主要元素构成的,其余的则是由少量其他元素构成的,比如说钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁、铁等等。然而,对细胞结构和功能起关键作用的,却是另外一种元素——这就是碳。所以呢,我们说地球生命都是以碳元素为基础的,于是就叫碳基生命

要是论元素丰度,硅元素可比碳元素丰富多了,在地球地壳上,硅是碳的倍!

既然硅元素丰度如此高,像地球这种固态岩质行星在宇宙更是数不清,那为啥还没有演化出硅基生命呢?大自然为何不青睐硅元素——诞生硅基生命,而是自然选择碳元素——演化出碳基生命?

生命的主要物质基础是碳化合物:核酸和蛋白质。而硅,是硬而有金属光泽的,适合现在的机器人。

地球上所有已知的生命都是以碳元素为基础的。碳是宇宙中第四大丰富的元素;在我们的身体中,它占我们体重的大约18.5%。它是生物分子如:脂质,蛋白质,碳水化合物和核酸的重要组成部分。碳的重要性来自其丰富的化学成分。每个碳原子可以与其他原子形成四个键,解开构建复杂分子的无数可能性。例如,它可以形成长而稳定的链-碳氢化合物-在细胞的脂质膜中发现。它还可以很容易地与氧气的结合,释放能量。

硅基科幻生物

硅位于元素周期表中低于碳的位置。与碳一样,它也可以同时与四个其他原子形成键,形成长链(聚合物),并与氧结合。硅和碳之间的这些化学相似性,让许多科幻作家想象硅基生命的可能性。

几十年来,以硅为基础的生命形式一直是科幻小说的最爱,从有意识的晶体到岩石,居住在熔岩中的生物以及分泌二氧化硅的外星人。然而,硅和碳的化学性质存在一些重要差异,这意味着所有的想象缺乏坚实的科学基础。

碳的复杂化学过程非常有利于地球环境下的生命。但是,这并不意味着在不同的行星环境下,硅基生命形式是绝不可能的。从理论上讲,遥远的行星可能具有偏向于硅化学而不是碳化学的环境条件。例如,硅键在高温下比碳稳定得多。也许基于硅的生命能出现在一个异常高温的行星上?

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