碳是所有已知生物分子的骨架。地球上的生命是以碳为基础的,可能是因为每个碳原子可以同时与多达四个其他原子形成键。这种性质使得碳非常适合形成我们所知的作为生命基础的长链分子,如蛋白质和DNA。
尽管如此,研究人员长期以来一直推测,外星生命可能与地球上的生命有着完全不同的化学基础。例如,外星人可能依赖氨或甲烷,而不是依赖水作为生物分子运作的溶剂。也许外星人可以使用硅,而不是依靠碳来创造生命分子。
碳和硅在化学上非常相似,因为硅原子也可以同时与多达四个其他原子形成键。而且,硅是宇宙中最常见的元素之一。例如,硅几乎占地壳质量的30%,大约是地壳中碳含量的150倍。
科学家们早就知道地球上的生命能够操纵硅。例如,被称为植硅体的二氧化硅微小颗粒可以在草和其他植物中找到,被称为硅藻的光合藻类将二氧化硅结合到它们的骨骼中。然而,地球上没有已知的自然生命将硅和碳结合成分子的例子。
尽管如此,化学家已经人工合成了由硅和碳组成的分子。这些有机硅化合物广泛存在于各种产品中,包括药品、密封剂、填缝剂、粘合剂、油漆、除草剂、杀菌剂以及计算机和电视屏幕。现在,科学家们发现了一种方法来引导生物将碳和硅化学键合在一起。
在测试了多种血红素蛋白后,科学家们集中研究了其中一种海洋红栖热菌,一种来自冰岛温泉的细菌。被称为细胞色素c的血红素蛋白质通常会将电子传递给微生物中的其他蛋白质,它也能产生低水平的有机硅化合物。
在分析了细胞色素c的结构后,研究人员怀疑只有少数突变可能会大大增强这种酶的催化活性。事实上,仅仅三轮突变就足以将这种蛋白质转化为催化剂,比目前最好的合成技术产生碳硅键的效率高出15倍以上。这种突变酶可以产生至少20种不同的有机硅化合物,其中19种对科学来说是新的。人们能为这些新化合物找到什么样的应用还不清楚。
除了表明突变酶可以在试管中自我生成有机硅化合物,科学家们还表明大肠杆菌在自身内部产生突变酶的细菌,也能产生有机硅化合物。这一结果增加了某个地方的微生物自然进化出创造这些分子的能力的可能性。
在生命存在的可能性宇宙中,我们已经表明,正如我们所知,在有机分子中包含硅是一种非常容易的生命可能性。
当硅在地壳中更普遍时,为什么地球上的生命是以碳为基础的,这仍然是一个悬而未决的问题。先前的研究表明,与碳相比,硅可以与较少种类的原子形成化学键,并且它通常与它可以相互作用的原子形成不太复杂的分子结构。通过赋予生命创造有机硅化合物的能力,未来的研究可以测试为什么这里或其他地方的生命可能会也可能不会进化到将硅结合到生物分子中。
就这么说吧,没有任何人知道。碳和硅存在化学性质的相似性,而所谓的“硅基生命”只是科学家根据碳与硅性质的相似性推测出的生命形式,它并不一定实际存在。
所以说硅基生命到底是什么样的没人知道,我们只能通过硅这种碳的同族元素的性质来推测。碳是因为其化学性质比较活泼,所以可以和氢、氧、氮、磷等元素构成构造复杂的有机物,而有机物的结构决定着有机物的功能,酶的功能就和自身的结构有关,还有抗原抗体反应,都是类似于钥匙插钥匙孔,蛋白和另一种蛋白相互匹配才可以发生的。碳基生命由于碳的活性,导致碳基构成的核酸也变得十分多样,它可以在外界影响下而变异,而变异则是生物进化的动力,它为生物提供了多种多样的基因类型,生物因为基因类型多所以有了多样性。
硅因为和碳是同族元素所以某些性质相似,允许在更为苛刻的环境中硅也可以像碳一样构成生命的基础,但是难度应该是非常高的。硅在现代社会中也有很重要的作用,它的化合物可以拿来做玻璃,也可以拿来做电路板,可是这些都是因为硅化合物的性质稳定。硅的化合物很难溶解在有机或者无机的溶剂中,因此硅化合物可能生成的物质类型就比碳少得多。而目前科学家对碳基生命的了解,认为生命是“无中生有”,是因为物质的自由碰撞反应诞生的,可是这样的进程也必须一种相对活跃的物质才可以发生,金刚石它万年后还是金刚石,性质太稳定了。
硅基生命是推测得来的,现代人类也无力在实验室中创造一种基于硅的生命,所以这种生命形式在宇宙中是否存在没人知道,科学家们也不知道。基于硅的性质,我们可以假设硅基生命存在的情况下,硅基生命的物质需求。既然类似于碳,硅基生命适是以硅为基础物质构成,那么硅这种元素在此种生物的生长发育繁殖中必定占据重要的作用,它需要以大量的硅基有机物为食物才能满足自身的生长发育,也必须有以硅为基础的色素物质,例如绿色素等,它们可以将光能或者化学能转化为生物可以利用的形式,可是这种物质的生成比碳难得多,至少在现有的有机物中没有发现。
反过来想,地球的硅储量也是很丰盛的,可是地球上却偏偏诞生了以碳为基础的生命,而硅化合物在生物体内的存在量很低,硅的化合物更多的是人类认识到自然的某些性质后拿来用来制造某些材料,就连生物也难以分解硅化合物,有科学家认为人类消失后数百万年依然可能有人类拿硅化合物创造的事物。硅化合物性质的稳定使得它很难承担构成生命的重担,至少迄今为止人类没有发现某种生物以硅为主,在宇宙中发现了很多碳基有机物,也没有发现以硅为基础的复杂的化合物,所以硅它本身就不行嘛,它辜负了人类的期待。
若是有某种生物以硅为基础,那么这种生物的生长发育繁殖估计会是很缓慢的,虽然宇宙中以硅为基础的化合物很多,比如二氧化硅,比如硅酸盐石头等等,可是要以硅为核心构造类似碳基有机物那么复杂的物质,也是很难办的。文末再重提一次,硅基生物只是人类的推测、想象,它不是实际存在的,所以探讨它是何种组成形式没什么意义。
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