神经性头痛

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TUhjnbcbe - 2023/2/20 18:54:00

有人想过吗为什么地球选择了碳基生命?而不是硅基生命?

从宏观角度来看,地球是茫茫星海中一颗非常普通的行星,但从生命的角度来看,普通的地球却一点也不普通,以致用“传奇”一词形容也不为过。

跟恒星恰如其分的距离,以及有大气层的维护,让地球的环境温度很温馨,同时液态水也得以在表面留存。在这个自然打造的“摇篮”中,地球生物纵情享用着生命的一切美好。

但是,也仅仅是在地球上可以享用美好。在地球之外,绚丽的宇宙空间中其实危机四伏,关于地球生命来说是极为恶劣的。

在太阳系中,除了地球以外,环境最为温馨的行星无疑是火星,但所谓的“温馨”也只是相对的,在不借助任何科技力气的情况下,地球生命根本就没有办法在火星生存,由于这里大气稀薄,液态水极度匮乏,剧烈的昼夜温差几乎是一切生命都无法承受的。

至于地球的另一个“姊妹”——金星,它的环境就更恶劣了,曾经完好失控的温室效应让金星曾经变成了一个“高压锅”,连机械都无法在那里“存活”超越二十分钟,就更别提血肉之躯的地球生物了。

不过,这所谓的“恶劣”其实只是针关于碳基生命的,就目前已知的情况来看,地球上一切的生命方式都是碳基。

为什么?

自分子生物学快速展开以来,人类发现了一件事情:地球无论哪种生命或生命形态,全部是由25种元素构成的,无一例外。

以人类细胞为例,总质量中有96%是氧(65%)、碳(18%)、氢(10%)、氮(3%)组成,剩下的则是一些微量的元素,例如钙、磷、铁等等。

应该有人发现了,细胞总质量中氧的含量高达65%,为什么还叫碳基生命,而不叫氧基生命呢?

缘由很简单,在地球生物的细胞中,绝大部分氧不是以单质的方式存在,而是以水的方式存在。而水关于稳定细胞结构和功用的作用,要远远低于另一种元素——碳。因此才说地球生命是碳基而不是氧基。

为什么生命选择了碳作为关键元素,而没有选择其他元素呢?

高中化学通知我们,分子中的原子都是靠“化学键”衔接在一同的,我们可以将化学键理解为钩子,原子们的钩子互相勾连,这才构成了分子。

不过,每个原子具有的钩子数量是不同的,比如氢原子只需一个钩子,这意味着它只勾住一个原子,氧原子有两个钩子,就可以和两个原子相互勾连。

相比较之下,碳原子就非常凶猛了,由于它足足有四个钩子,也就是说它能够同时勾连四个原子,由此也就降生了有机化合物的基础——碳骨架。科学家们将有碳元素的分子称为“有机分子”。

仰仗着有个钩子的先天优势,碳元素像构筑城堡一样,构建出了丰厚多彩的碳基生命和碳基世界。

比碳元素“手臂”多的元素还有很多,它们不是更能搭建出复杂的分子结构吗?为什么没有孕育出生命呢?

在粒子世界中,并不是手臂越多越好,固然越重(元素周期表靠后)的元素手臂越多,但它们的复杂度够了之后会呈现一个非常致命的问题——稳定性不行,这从根本上根绝了生命的呈现。

此外,还有一个重要要素决议了碳原子能够脱颖而出,那就是碳原子自身的活性。生物体中的一切反响本质上都是化学作用,比如瞳孔放大、各种觉得的产生等等,只需高活性的碳原子能够保证这些反响疾速呈现。

地球上都是碳基生命,那地球之外能否有以其他元素为基础的生命方式呢?

谁也无法给出这个问题的答案,由于人类关于宇宙的了解以致还谈不少“皮毛”。但是,假设真的存在以其他元素为基础的生命方式的话,那么大约率会是硅基生命。

为什么?主要是由于不论是从形态结构上还是化学性质上,硅元素和碳元素都非常相似。

当然,固然碳元素和硅元素很相似,但相似并不等价于相同,所以硅基生命和碳基生命必然会有极为悬殊的外观和内在。

假设硅基生命存在,它们会是什么样?

首先,在有氧的环境下,碳基生命体内的碳会和环境中的氧气别离构成二氧化碳,由于它是气体所以将其排出体内很轻松。

而硅基生命遇到氧气会呈现二氧化硅,也就是玻璃的主要成分,它是一种固体所以不好直接排出体外,因此,硅基生命的呼吸系统肯定和碳基生命不一样。

在科幻小说家或科学家的想象中,硅基生命的外表几乎都掩盖着一层晶体,类似于一个会移动的水晶,而且他们的身体内部没有水,取而代之的是能够溶解二氧化硅的氢氟酸或氢氧化钠。

其次,硅具有比碳愈加稳定的化学性质,比如愈加耐高温,这点是碳无法比拟的。因此,碳基生命愈加喜欢地球这样低温的温馨环境,而硅基生命恰恰相反,它们喜欢高温高压的环境,由于这种环境下能够进步它们的活性。

虽说硅比碳稳定,但它也并不是没有弱点。从化学性质上看,硅在水中没有办法坚持稳定性,所以硅基生命必然是畏惧水的,而放到宇宙中这独一的缺陷也就无所谓了。

试想,若一种生命喜欢高压高温,不需求水,同时也不需求氧气呼吸,那么它们能够生存的星球数量就极为惊人了,仅仅太阳系中这样的星球都扳手指头数不过来,更别提浩瀚的宇宙空间了。

在这种情况下,关于碳基生命来说是天堂的地球,在硅基生命那里反倒变成了“炼狱”,所以从这个角度来看,宇宙可能愈加适宜硅基生命。

最后需求留意的是,硅基生命只是理论上存在,理想中基本上不会存在,由于以硅为基础的复杂分子很脆弱,致使于其无法构成活体细胞结构。

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