为什么碳基生命和硅基生命是死敌

为什么碳基生命和硅基生命是死敌

与碳-氢、碳-碳键不同，硅-氢键和硅-硅键容易被各类质子溶剂完全破坏。这也仔陆就意味着常见的水，氨甚至氟化氢等溶剂都不能作为硅基生命的载体。

当碳在地球生物的呼吸过程中被氧化时，会形成二氧化碳气体，这种物质相对惰性易于产生且很容易从生物体中移除。但是，符合条件的族轮无机气态硅化合物却不存在。

而易于产生的二氧化硅则是固体，因为在二氧化硅刚形成的时候就会形成晶格，使得每个硅原子都被四个氧原子包围，而不是象二氧化碳那样每个分子都是单独游离的，处置这样的固体物质会给硅基生命的呼吸过程和植物光合作用带来很大挑战。

碳基生命以碳水化合物储存能量，硅基生命也可以用类似的化合物进行能量储存，但如何使用这些能量则比较难办。碳基生命用左旋或右旋的大分子———酶来控制碳水化合物，但硅则难以组成这样的大分子。

有人认为，硅可能不能像碳一样产生众多的具有左旋右旋特征的化合物，只要是生命形态，就必须从外界环境中收集、储存和利用能量。在碳基生物这里，储存能量的最基本的化合物是碳水化合物。

在碳水化合物中，碳原子由单键连接成一条链，而利用酶控制的对碳水化合物的一系列氧化步骤会释放能量，废弃物产生水和二氧化碳。

这些酶是些大而复杂的分子，它们依照分子的形状和左旋右旋对特定的反应进行催化，这里说的左旋右旋是因分子含有的碳的手性使得分子出现左旋或者右旋，而多数碳基生物体内的物质都显示这个特征，正是这个特点使得酶能够识别和规范碳基生物体内的大量不同新陈代谢进程。

然而，硅没能像碳这样产生众多的具有左旋右旋特征的化合物（主要由于复杂硅烷衍生物稳定性太低，导致硅难以形成烃衍生物的复刻品），这也让它难以成为生命所需要大量相互联系的链式反应的支持元素。即它不能像类似碳基生命一样识别和规范碳基生物体内的大量不同新陈代谢进程，把储存的能量释放出来。

遗传又是另一个难题。碳形成的基因链在水中很稳定，这使得碳基生物体内可以充满着。但是，硅形成的基因链在水中很不稳定，这决定了硅基生物无法以水充实身体，而其他的液体，如铁水、熔化玻璃，也很难保持其基因链的稳定。

扩展资料

除硅基生命和碳基生命以外的生命形式

1、硼基生命

在一系列硅烷被合成后，人们又成功合成了种类众多的硼烷。于是，有人将目光投向了这种位于碳左边的元素：硼拥有比硅更小的原子半径和远比硅强的连接能力——硼是唯一和碳一样具有无限延伸自身的能力的同时氢化物系列稳定性不受原子数目制约的元素；

同时硼还具有比碳更丰富的成键多样性；硼烷拥有种类众多的衍生物，且复杂硼烷及其衍生物稳定性也十分可观。有人据此猜测，硼也可能作为生命骨架。（详见词条“硼基生命”）

有人猜测，硼基生命可能诞生在以氟化氢为溶剂的海洋中，以硫或多硫化物作为氧化剂。以类似嘌呤和嘧啶的基于二十面体结构的碳硼烷和碳氮硼烷作为遗传信息的载体的核心部分。

而氮配合的硼烷基硼酸则相当于氨基酸，其中，对应氨基NH₂C的RNH2B和对应羧基COOH的B(OH)2通过脱水和重分配可产生类似于蛋白质，以类似肽键-CO-NH-C的B(-NHR-B)2为连接中心的多聚物。

2、科幻作品

然而，科幻作家仍不满足于生命的念穗顷这些多样性，他们在各自的作品中充分发挥了想像力，为我们创造出一些更不可思议、但细想之下又似乎不无道理的生命世界。一些作家设想，在某些极寒冷的星球之上，可能存在着以液体氦为基础，并以超导电流作联系的生命形式；

另一些作家则认为，即使在寒冷而黑暗的太空深处，亦可能有一些由星际气体和尘埃组成，并由无线电波传递神经讯号的高等智能生物——霍耳的科幻小说正是这方面的代表作；

还有一些想像力更丰富的作家甚至认为外星生命也许根本不需要化学物质基础，他们可能只是一些纯能量的生命形式，比如一束电波。

3、金属细胞和金属生命体

就在科幻作家构思“硅基生命”的时候，实验室里的“金属细胞”已经有了生命征象，并且初步显露出进化的趋势。 不同于碳元素的共价键有机物，这种“无机生命”的基础是金属钨的杂多酸阴离子——6族元素能与氧配位成多面体（姑且理解成酸根），然后脱水缩聚成共用氧原子的巨大结构。

这些庞大的阴离子可以继续缩聚并容纳其它含氧酸，进而在强酸溶液里自组织成泡状结构，如同活细胞——这或许意味着，我们的生物学只是生命科学里的一小部分。

克罗宁和同事通过从大分子金属氧化物中提取负电荷离子形成盐溶液，来束缚氢或者钠一些较小的正电荷离子；这种盐溶液注入另一种含有较大负电荷有机离子的溶液中，可以束缚较小负电荷离子的活动性。

当这两种盐溶液混合，交换其中部分大分子金属氧化物，使其不再形成较大的有机离子。这种新溶液在水中无法溶解：沉淀物质像包裹注射溶液的壳状物。克罗宁称这种沉淀物质为泡沫无机化学细胞，并表示它们还具有更多的特性。通过修改它们的金属氧化物主干部分使iCHELLs具备自然细胞膜的属性。

同时，研究小组还在泡沫中制造泡沫，建立的隔膜模拟生物细胞的内部结构。他们通过连接一些氧化分子至光敏染料，可灌输iCHELLs细胞进行光合作用。克罗宁称，早期实验结果形成的细胞膜可将水分解为氢离子、氢电子和氧分子，这是光合作用的初始状态。

克罗宁称，我们可以抽吸质子分布在细胞膜上，来设置形成一个质子坡度。这是从光线中获得能量的关键一步，如果生命体能够完成这些步骤，将建立形成具有类似植物新陈代谢功能的自供给细胞。

这项实验仍处于早期阶段，一些合成生物学家目前保留发言意见。西班牙巴伦西亚大学的曼纽尔-波尔卡说：“克罗宁研制的金属细胞泡沫目前还不能说完全具备生命特征，除非这些细胞可以携带类似DNA的物质，可驱动自我繁殖和进化。”

克罗宁回应称，在理论上这是可能实现的，去年他在实验中显示利用金属氧酸盐彼此作为模板可实现自复制功能。

在为期7个月的实验中，目前克罗宁可以大批量生产这些金属细胞泡沫，并将它们注入充满不同pH值的试管容器中，他希望这种混合环境将测试它们的生存性。如果pH值过低，一些细胞将溶解死亡。

如果克罗宁的实验是正确的，或许宇宙生命的存在性将更加广阔。日本东京大学的Tadashi Sugawara说：“这项实验结果说明生命体并不全是基于碳结构，水星的物质结构与地球相差很大，或许在水星上也有可能通过无机元素形成生命体。克罗宁的这项研究开辟了一个新的领域。”

参考资料来源：百度百科-硅基生命