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人是碳基生物。如果他是由其他元素進化而來的生物會是什麽樣?

有人說海底有非碳基生物,已經發現了。

凈提取物:

1

推測之壹就是硫磺!

在那個世界裏~他們呼吸氧氣,呼出二氧化硫(他們大概不需要視力,或者視力超常)。

當然我們吃的是含硫量極高的食物,植物的光合作用也要凈化二氧化硫。

2

碳基生物不穩定,容易被高頻電磁波分解成碳原子。

請做點什麽。

進化應該如何避免在太空中從分子中解體?

壹些科幻作家想象生物也可以由非碳基化合物構成。最常見的是想象基於矽化合物的矽基生命,這很有道理。因為矽和碳是同壹組元素,化學性質相似,在壹定條件下也能形成高分子化合物。但是,至少在通常的能量標準下,矽化合物的活性遠遠小於有機化合物。但是,高能量標準存在穩定性等問題。

無論如何,在現有的知識下,非碳基生命存在的可能性很低,即使是確定的,也和現有的生命有很大的不同。

也有人認為,如果計算機能夠實現高級人工智能,也可以視為矽基生命。

1,其實矽基化合物比碳基化合物更穩定(幹燥條件下);

2.我覺得這個問題也可以從生物的新陳代謝來討論:系統(包括生物)有與外界交換能量的能力,生物從生到死都在不斷氧化(運動員死得早);碳基生物的代謝產物之壹是CO2,它很容易被排出體外。矽基生物的代謝產物是SiO2,似乎不是壹個容易排泄的東西;

3.水是調節生物內環境的重要元素,也是大多數化學反應的必要條件;碳基化合物在水中相對穩定(大部分有機物不溶於水),矽基化合物在水中的穩定性會大大降低;

4.碳的基本化合物大多是旋光性物質(能產生偏振光),所以分子容易產生左旋和右旋,黴菌就是靠這個特性來識別生物的代謝過程;矽基化合物屬於少數光學活性物質。

我相信矽基生物的存在,因為生命形式是多樣的,矽基生物有它存在的可能性;但是,人類自然變成矽基的可能性不大。矽基生物應該是嗜熱生物。現在地球的環境不適合它們生存,但不排除在實驗室裏制造矽基生物的可能。

廢話,別笑我。

探索外星生命——非碳基生命

地球上的所有生命都是以碳和水為基礎的,很可能宇宙中的大多數生命形式也是以碳和水為基礎的。但也有很多人認為,除了碳以外的其他元素,除了水以外的其他介質,也可以提供生命的基礎。早在1885年,愛爾蘭裔天文學家、數學家羅伯特?斯特韋爾?保羅(羅伯特·斯塔威爾·鮑爾飾)曾在他的《天堂的故事》中提到,地外生命可能與地球上的生命完全不同。他寫道:

“如果我們能獲得近距離觀察某些天體的機會,我們可能會發現它們也充滿了生命,但它們是適應環境的特化生命。奇怪而怪異的生命形式……”

首先,矽基生命

說到碳基生命以外的生命形式,對這方面稍有了解的人首先想到的是矽基生命。然而矽基生命的概念是什麽時候產生的呢?大概,很少有人知道吧。說出來會很意外。原來這個概念早在19世紀就出現了。1891年,波茨坦大學的天體物理學家朱利葉斯?朱利葉斯·謝納在他的壹篇文章中討論了基於矽的生命的可能性。他可能是第壹個提到矽基生命的人。這個概念是由英國化學家詹姆斯?愛默生?1893年被詹姆斯·愛默生·雷諾茲接受,他在英國科學促進會的壹次演講中指出,矽化合物的熱穩定性使基於它的生命能夠在高溫下生存。

英國著名科幻作家赫伯特?喬治?赫伯·喬治·威爾斯吸收了雷諾茲和鮑爾的觀點,他寫道:

“人們會被這種想法帶來的奇怪想象所震驚:既然有矽鋁生命,為什麽不馬上想到矽鋁人?這麽說吧,他們行走在含硫氣體的大氣中,徘徊在溫度比熔爐還要高幾千度的融化的鋼鐵海洋中。”

30年後,英國遺傳學家約翰?伯頓?桑德森?約翰·布爾登·桑德森·霍爾丹提出,基於半熔融矽酸鹽的生命可能在行星深處被發現,鐵的氧化為它們提供了能量。

乍壹看,矽確實是壹種很有前途的元素,可以作為碳的替代品來形成生命。它在宇宙中分布很廣,在元素周期表中,它的位置剛好在碳的下面,所以它和碳的很多基本性質很相似。例如,正如碳可以與四個氫原子結合形成甲烷(CH4),矽也可以形成矽烷(SiH4),矽酸鹽是碳酸鹽的類似物,三氯矽烷(HSiCl3)是氯仿(CHCl3)的類似物,等等。此外,這兩種元素可以形成長鏈或聚合物,其中它們與氧交替排列。在最簡單的情況下,碳氧鏈形成聚縮醛,通常用於合成纖維,而用矽和氧形成骨架則產生聚矽氧烷。

基於上述情況,壹些特定的生命形式可能是由類矽物質組成的。矽基動物很可能看起來像活性晶體,就像迪金森和斯凱勒畫了下面這張想象的圖。這是壹只在矽基植物中遊蕩的矽基動物。這種生物的結構部分可能是用類似玻璃纖維的絲線串在壹起,中間用肌肉塊連接起來,形成壹種靈活、精致甚至薄而透明的結構。

看來這些水晶般的生物非常漂亮。如果它們能在室溫下存活,大概地球上很多人都願意養幾只在家裏做裝飾。養這種寵物壹個明顯的好處就是不會傳播細菌和寄生蟲,因為細菌和寄生蟲作為碳基生命對這種完全不同的生命是無能為力的。然而,矽基生命的可能性受到許多缺陷的威脅。

壹個很大的缺點就是矽和氧的結合力很強。碳在地球生物呼吸過程中被氧化時,會形成二氧化碳氣體,這是壹種很容易從生物體內清除的廢物;但是矽的氧化會形成固體,因為二氧化矽剛形成的時候會形成晶格,使得每個矽原子都被四個氧原子包圍,而不是像二氧化碳壹樣每個分子都是獨立自由的。處理這樣的固體物質會給矽基生命的呼吸過程帶來很大的挑戰。

只要是生命形式,就要從外界環境中收集、儲存和利用能量。在碳基生物中,儲存能量的最基本化合物是碳水化合物。在碳水化合物中,碳原子通過單鍵連接成鏈,由酶控制的碳水化合物的壹系列氧化步驟會釋放能量,廢物會產生水和二氧化碳。這些酶是大而復雜的分子,根據它們的形狀和左旋和右旋來催化特定的反應。在這裏,左旋和右旋分子是由分子中所含碳的不對稱性引起的,碳基生物中的大多數物質都表現出這壹特征,這使得酶能夠識別和調節碳基生物中大量不同的代謝過程。但矽與碳不同,不能產生很多左旋和右旋的化合物,很難成為生命所需的大量互聯鏈式反應的支持元素。

此外,矽鏈在水中不穩定,容易斷裂,不像碳鏈在幹燥和潮濕的環境中都保持穩定。雖然這不會排除矽基生命的可能,但是壹個有大量液態水的星球肯定會排除矽基生命。

矽基生命的存在,甚至矽基生命出現之前早期生化進化的可能性很低,也被天文觀測所驗證。無論天文學家在哪裏搜索——隕石、彗星、巨行星的大氣層、星際物質、冷卻恒星的外層——都只能找到氧化矽(二氧化矽和矽酸鹽),而找不到像矽烷和矽樹脂這樣的物質作為矽生化存在的前驅。相反,當我們尋找碳基生命的跡象時,不難在隕石中找到氨基酸等碳基有機分子。至於甲烷,它不僅存在於太陽系的許多行星和衛星中,還存在於星際物質和星雲中,甚至在星際物質中還可以發現甲基乙炔和氰戊炔等復雜分子。

即便如此,還是有必要指出,矽可能在地球生命起源中起到了壹定的作用。有壹個奇怪的現象,地球上的生命特別喜歡用右旋糖和左旋氨基酸。對此的壹種理論解釋是,生命進化早期的第壹批碳化合物是在壹塊具有特定旋轉(旋光度)的二氧化矽表面的“原始湯”中形成的,這種矽化合物的旋轉決定了我們現在在地球生命中發現的碳化合物的旋轉。

雖然從生物化學的角度來看,發現矽基生命的可能性微乎其微。但是矽基生命在科幻小說中非常興盛,科幻作家的很多描述都會提出很多關於矽基生命的有益想法。在斯坦利?在斯坦利·魏斯鮑姆的《火星漫遊記》中,生命體的年齡是1萬歲,每十分鐘就會沈積壹塊石頭,這正是魏斯鮑姆對矽基生命面臨的壹個重大問題的回答。在這篇論文中觀察到的壹位科學家觀察到:

“那些磚塊和石頭是它的廢物...我們是碳做的,我們的廢物是二氧化碳,這個東西是矽做的,它的廢物是二氧化矽——二氧化矽。但矽石是固體,所以是磚石。這樣,它就覆蓋了自己,當它被覆蓋時,它就移動到壹個新的地方重新開始。”

在星際迷航系列《黑暗中的魔鬼》中,Janus IV的礦工發現了壹種矽基生命形式——Horta。每5萬年,所有的霍塔都會死去,只留下壹個活著的個體來照看孵化下壹代的卵。

似乎矽上生命的壹個重要思想就是長壽,這大概來源於人類從天然巖石的永久性中得到的印象。另壹個普遍的觀點是,矽基生命很可能出現在溫度較高的星球上,比如布滿火山的星球,因為很多矽基化合物比碳基更穩定,比如矽氧鍵可以承受600K左右的溫度,而矽鋁鍵可以承受近900K的溫度,所以耐高溫性能更好,在高溫下也相對穩定,活性更好。對於矽基生命來說,需要200度甚至400度才能讓它們感到舒適,它們很可能在我們感到舒適的室溫下被凍死。這也是為什麽我在前面提到養矽基寵物的時候,特意提到了“如果它們能在室溫下存活”這句話。

第二,氨基生命

這是壹部非常有趣的漫畫。壹架飛碟墜毀在壹個星球的沙漠裏。壹個外星人在沙漠中跋涉後倒在地上,由於口渴,他的嘴巴張得大大的。下面的文字說明是他在幹渴中的呼喊:

“氨水!氨!”

氨水!氨水!

看來這是外星人需要喝氨水才能生存,就像我們人類需要喝水才能生存壹樣。

1954年,本文前面提到的同壹個英國科學家霍爾丹在壹次座談會上討論了生命的起源,提出水這種我們生命形式所使用的溶劑,在某些生命形式中可以用液氨代替。他的理由之壹是水的某些特性與氨相似。例如,甲醇(CH3OH)可以基於水形成,而甲胺(CH3NH2)可以基於氨形成。甲醇和甲胺只是類似物。霍爾丹從理論上提出,可以建立以氨為基礎的壹系列復雜化合物的對應體系,如蛋白質和核酸的對應物質。有了這個系統,壹整套有機化合物和肽也可以存在於氨基系統中。這些氨基分子作為普通氨基酸的替代品,可以聚合形成多肽,這些基於氨的多肽可以與地球上生命形式中發現的對應物保持壹致。

這個假設是由英國天文學家V?阿克塞爾。隨著V. Axel Firsoff的進壹步發展,他特別考慮到了富含氨的世界,如太陽系中的巨型氣體行星及其衛星(到現在我們已經在太陽系外發現了十多年),並認為這類生命的發展和演化將會是壹個非常有趣的話題。

與水相比,液氨確實有許多顯著的化學相似性。利用氨的溶解代替水可以提供整個有機和無機化學反應,液氨在溶解上與水壹樣好甚至更強。與水相比,對多種金屬元素具有優異的溶解能力,包括鈉、鎂、鋁等堿金屬,可直接溶解;此外,其他壹些元素,如碘、硫、硒、磷等,在液氨中有壹定的溶解度,幾乎不與液氨反應。上述所有元素在生物化學中都起著重要的作用,並為生命的早期進化鋪平了道路。

液氨的沸點在壹個大氣壓下是零下34攝氏度,因此這樣的生命可能需要在溫度相對較低的世界中生存。這樣的世界很多,所以這不是它的缺點。但也有人認為真正的缺點是液氨的溫度範圍太小。因為在壹個大氣壓下冰點是-75攝氏度,所以液體的溫度範圍範圍只有41攝氏度,還不到水100攝氏度的壹半。然而,像水壹樣,行星表面的大氣壓力會增加液體溫度區。比如在60個大氣壓下(遠低於木星和金星的表面壓力),液氨的沸點會變成98攝氏度而不是-34攝氏度,液體溫區也會擴大到175攝氏度。氨基生命可能是高壓下的生命。

氨的分子結構

氨的介電常數約為水的1/4,使其絕緣性能不佳。另壹方面,氨的熔化熱較高,在熔點/冰點不易凍結(凝固)。氨的比熱容相當高,高於水的比熱容,粘度較低。對液氨酸堿化學反應的研究表明,它的細節和水體系壹樣豐富。從很多方面來說,液氨作為生命的載體,絕對不比水差。

然而,盡管有許多相似之處,液氨系統中碳水化合物生命的發展路線仍然會與我們的水系統有很大不同。液氨和水作為承載生命發展的溶劑,都需要溶解生命所需的物質,形成陽離子和陰離子,才能進行酸堿反應,但同壹種物質在液氨體系和水體系中的酸堿性很可能是完全不同的。比如水和液氨相互作用會產生NH+離子,表現出很強的酸性。這樣壹來,我們生命所依賴的中性水,到了氨基生命,就會變成致命的毒藥。對於擁有氨基生命的外星人來說,我們的地球壹定是壹個可怕的星球,有巨大的熱酸海洋,經常有滾燙的酸雨。他們大概不會對地球感興趣,不會為了爭奪地球資源而和地球人發動星際戰爭。這樣壹個地獄般的星球對他們來說還是遠離為好。

所以我們要明白,水和液氨並不壹樣,它們只是相似而已。兩個系統中的很多生化特性必然不同。例如,莫爾頓提出,氨基生命形式可能利用銫和銣的氯化物來調節細胞膜的電位。與地球生命中使用的鉀鹽和鈉鹽相比,這些鹽更易溶於液氨。看來銫和銣的氯化物可能是氨基生活的外星人美味的調味料,就像我們人類用氯化鈉當鹽來調味壹樣。但是銫和銣遠不如鉀和鈉豐富。那裏的人們會為了美味的香料而發動戰爭嗎?這應該是個有趣的話題。

然而,氨基生命的出現也遇到了壹些困難。氨的熔化熱雖然比水高,但汽化熱只有水的壹半,表面張力也只有水的1/3。這些都是與生命相關的屬性。蒸發熱和比熱共同決定了溶劑調節生物體溫度的能力。水既高,有利於生活。表面張力是液體表面和表面下分子聚合力不平衡的表現。水的表面張力相當高,氨分子之間的氫鍵比水之間的弱得多,所以液氨通過疏水效應(疏水效應)聚集極性分子的能力要低得多。在生命進化的早期,需要大量的有機分子聚合在壹起,直到能夠自我復制的早期生命出現。水在這方面是勝任的,但是液氨的能力就值得懷疑了。