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生命的主要物質為什麼是碳而不是硅或其他?

自從化學尤其是分子生物學快速發展以來,科學家們發現:地球上所有生命形態和物種,無外乎都是由25種化學元素構成的。一個典型的生物細胞比如人體細胞的總質量當中,有96%是由氧(65%)、碳(18%)、氫(10%)、氮(3%)這4種主要元素構成的,其餘的則是由少量其他元素構成的,比如說鈣、磷、鉀、硫、鈉、氯、鎂、鐵等等。然而,對細胞結構和功能起關鍵作用的,卻是另外一種元素——這就是碳。所以呢,我們說地球生命都是以碳元素為基礎的,於是就叫碳基生命

要是論元素丰度,硅元素可比碳元素豐富多了,在地球地殼上,硅是碳的1000倍!

既然硅元素丰度如此高,像地球這種固態岩質行星在宇宙更是數不清,那為啥還沒有演化出硅基生命呢?大自然為何不青睞硅元素——誕生硅基生命,而是自然選擇碳元素——演化出碳基生命?

生命的主要物質基礎是碳化合物:核酸和蛋白質。而硅,是硬而有金屬光澤的,適合現在的機器人。

地球上所有已知的生命都是以碳元素為基礎的。碳是宇宙中第四大豐富的元素; 在我們的身體中,它占我們體重的大約18.5%。它是生物分子如:脂質, 蛋白質,碳水化合物和 核酸的重要組成部分。碳的重要性來自其豐富的化學成分。每個碳原子可以與其他原子形成四個鍵,解開構建複雜分子的無數可能性。例如,它可以形成長而穩定的鏈 - 碳氫化合物 - 在細胞的脂質膜中發現。它還可以很容易地與氧氣的結合,釋放能量。

硅基科幻生物

硅位於元素周期表中低於碳的位置。與碳一樣,它也可以同時與四個其他原子形成鍵,形成長鏈(聚合物),並與氧結合。硅和碳之間的這些化學相似性,讓許多科幻作家想像硅基生命的可能性。

幾十年來,以硅為基礎的生命形式一直是科幻小說的最愛,從有意識的晶體到岩石,居住在熔岩中的生物以及分泌二氧化硅的外星人。然而,硅和碳的化學性質存在一些重要差異,這意味著所有的想像缺乏堅實的科學基礎。

碳的複雜化學過程非常有利於地球環境下的生命。但是,這並不意味著在不同的行星環境下,硅基生命形式是絕不可能的。從理論上講,遙遠的行星可能具有偏向於硅化學而不是碳化學的環境條件。例如,硅鍵在高溫下比碳穩定得多。也許基於硅的生命能出現在一個異常高溫的行星上?

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