矽基生命為什麼比碳基生命高階

時間 2021-08-11 18:17:32

1樓:匿名使用者

矽基生命是碳基生命以外的生命形態,這個概念早在19世紀就出現了。2023年,波茨坦大學的天體物理學家儒略?申納爾(julius sheiner)在他的一篇文章中就**了以矽為基礎的生命存在的可能性,他大概是提及矽基生命的第乙個人。

這個概念被英國化學家詹姆士??愛默生??雷諾茲(james emerson reynolds)所接受,2023年,他在英國科學促進協會的一次演講中指出,矽化合物的熱穩定性使得以其為基礎的生命可以在高溫下生存。

三十年後,英國遺傳學家約翰.波頓.桑德森.

霍爾丹(john burdon sanderson haldane)提出在乙個行星的深處可能發現基於半融化狀態矽酸鹽的生命,而鐵元素的氧化作用則向它們提供能量。

矽基生命是碳基生命以外的生命形態,這個概念早在19世紀就出現了。2023年,波茨坦大學的天體物理學家儒略??申納爾(julius sheiner)在他的一篇文章中就**了以矽為基礎的生命存在的可能性,他大概是提及矽基生命的第乙個人。

這個概念被英國化學家詹姆士??愛默生??雷諾茲(james emerson reynolds)所接受,2023年,他在英國科學促進協會的一次演講中指出,矽化合物的熱穩定性使得以其為基礎的生命可以在高溫下生存。

三十年後,英國遺傳學家約翰??波頓??桑德森??

霍爾丹(john burdon sanderson haldane)提出在乙個行星的深處可能發現基於半融化狀態矽酸鹽的生命,而鐵元素的氧化作用則向它們提供能量。

因為它在宇宙中分布廣泛,且在元素週期表中,它就在碳的下方,所以和碳元素的許多基本性質都相似。舉例而言,正如同碳能和四個氫原子化合形成甲烷(ch4),矽也能同樣地形成矽烷(sih4),矽酸鹽是碳酸鹽的類似物,三氯矽烷(hsicl3)則是三氯甲烷(chcl3)的類似物,以此類推。而且,兩種元素都能組成長鏈,或聚合物,它們並在其中同氧交替排列,最簡單的情形是,碳—氧鏈形成聚縮醛,它經常用於合成纖維,而用矽和氧搭成骨架則產生聚合矽酮。

所以乍看起來矽的確是一種作為碳替代物構成生命體的很有前途的元素,且有可能出現一些特異的生命形態就有可能以類似矽酮的物質構成。矽基動物很可能看起來象是些會活動的晶體,就如同迪金森和斯凱勒爾(dickinson and schaller)所繪製的如下想象圖一樣。這是乙隻徜徉在矽基植物叢中的矽基動物,這種生物體的結構件可能是被類似玻璃纖維的絲線串在一起,中間連線以張肌件以形成靈活、精巧甚至薄而且透明的結構。

行走在矽基植物叢中的矽基動物:

但是矽基生命的存在的可能性卻受到許多缺陷的威脅:

一,矽同氧的結合力非常強。

當碳在地球生物的呼吸過程中被氧化時,會形成二氧化碳氣體,這是種很容易從生物體中移除的廢棄物質;但是,矽的氧化會形成固體,因為在二氧化矽剛形成的時候就會形成晶格,使得每個矽原子都被四個氧原子包圍,而不是象二氧化碳那樣每個分子都是單獨游離的,處置這樣的固體物質會給矽基生命的呼吸過程帶來很大挑戰。

二,矽不能想碳一樣產生眾多的具有左旋右旋特徵的化合物。(或許它們不需要,個人想法)

只要是生命形態,就必須從外界環境中收集、儲存和利用能量。在碳基生物這裡,儲存能量的最基本的化合物是碳水化合物。在碳水化合物中,碳原子由單鍵連線成一條鏈,而利用酶控制的對碳水化合物的一系列氧化步驟會釋放能量,廢棄物產生水和二氧化碳。

這些酶是些大而複雜的分子,它們依照分子的形狀和左旋右旋對特定的反應進行催化,這裡說的左旋右旋是因分子含有的碳的不對稱使得分子出現左旋或者右旋,而多數碳基生物體內的物質都顯示這個特徵,正是這個特點使得酶能夠識別和規範碳基生物體內的大量不同新陳代謝程序。然而,矽沒能象碳這樣產生眾多的具有左旋右旋特徵的化合物,這也讓它難以成為生命所需要大量相互聯絡的鏈式反應的支援元素。即它不能像類似碳基生命一樣識別和規範碳基生物體內的大量不同新陳代謝程序,把儲存的能量釋放出來。

雖然這點不會因此排除矽基生命存在的可能,但存在大量液態水的星球肯定是排斥矽基生命的。(也許它可以存在於大量別的溶劑裡。)

儘管從生物角度看,找到矽基生命的可能性很渺茫。但矽基生命在科幻**中則很興盛,而且科幻作家的許多描述會提出不少有關矽基生命的有益構想。

在斯坦利??維斯鮑姆(stanley weisbaum)的《火星奧德賽》(a martian odyssey)中,該生命體有1百萬歲,每十分鐘會沉澱下一塊磚石,而這正是維斯鮑姆對矽基生命所面臨的乙個重大問題的回答,文中進行觀察的科學家中的一位觀察到:

「那些磚石是它的廢棄物……我們是碳組成,我們的廢棄物是二氧化碳,而這個東西是矽組成,它的廢棄物是二氧化矽——矽石。但矽石是固體,從而是磚石。這樣它就把自己覆蓋進去,當它被蓋住,就移動到乙個新的地方重新開始。

」也許在未來很遠很遠的某一天,矽基生命會作為一種宇宙新進化的生命形態而替代碳基生命,就像《科幻世界》中一篇《沙漠蚯蚓》中說的。不過那一定離我們很遠很遠

匿名使用者

2014-05-18

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