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為什麼地球出現碳基生命

生活 更新时间:2024-10-20 10:43:39

從宇宙層面上來看,地球太過于平平無奇了,隻是茫茫星海中極其普通的一顆行星,但是從生命層次上來看,地球卻是非常不普通,相反還很優越,距離太陽不近不遠、擁有合适的溫度,還有大氣層的保護等條件,所以才孕育出了生命。

為什麼地球出現碳基生命(地球為何沒選擇矽基生命)1

從開始學習生物我們就知道,地球上所有生命形式都是碳基生命體,那麼就有問題了,為什麼隻有碳基生命體呢?還有其他生命形式嗎?比如矽基生命,如果有的話,為什麼地球沒有選擇矽基生命呢?

地球上的碳基生命體。

分子生物學研究發現,地球上所有的生命體通通是由25種元素構成的,就拿我們人體來說,位于第一的是氧,占比為65%,碳隻能位于第二,占比為18%,接下來是氫、氮和一些微量的元素鈣、磷、鐵等。

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介紹完生命的組成後,相信大家都會有個疑問,既然氧的占比最高,為什麼不是氧基生命而是碳基生命呢?氧之所以占比最高,是因為水的原因,但氧對生命結構并沒有什麼影響,而碳在細胞結構和功能中具有重要的作用,這是為什麼呢?

世界上的一切物質都是由原子構成,生命也不例外,而原子間必須以穩定的結構排列才能形成具體的物質,這個時候就必須得是碳元素了,因為碳原子最外層有4個電子,被認為是地球上最穩定的元素。

為什麼地球出現碳基生命(地球為何沒選擇矽基生命)3

這樣的話,元素和元素在連接後能彼此形成三維穩定的結構。也可以換個角度來看,地球上的生物可以認為是由氨基酸組成的,而連接氨基酸的原子必須同時具備還原性和氧化性,碳原子有4個核外電子,所以碳才成為了生命組成中的關鍵元素。

不難發現,從簡單的碳氫化合物到複雜的高分子有機物,都是以碳為基礎才搭建出了現在缤紛多彩的世界,因此生命也被稱為碳基生命。

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矽基生命體假說。

一直以來,人類都在尋找類地行星和地外生命體,并猜測如果宇宙中有其他生命體存在的話,那麼很有可能會因為誕生條件不同、環境不同等原因,孕育出與地球上的碳基生命完全不同的生命。

而從元素周期表上看,相鄰的元素之間具有相似的性質,科學家把目光放在了矽元素上,因為矽是14号元素與6号元素碳是同族,還是相鄰的,具有很多相似的性質。

為什麼地球出現碳基生命(地球為何沒選擇矽基生命)5

比如矽也可以和氫元素組成矽烷、碳酸鹽和矽酸鹽在某些方面也非常相似,因此科學家認為地球上能誕生出碳基生命,其他星球就有可能誕生出矽基生命。

既然認識過碳基生命體,那麼矽基生命體就很好理解,把碳元素換成矽元素就可以了,1981年,德國的一位科學家最早提出矽基生命的概念,認為在茫茫宇宙中可能會存在以矽元素為基礎的生物體,畢竟矽元素在宇宙中也是很常見的。

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地殼中的元素含量排名為氧、矽、鋁、鐵……碳……,矽在地殼中含量排名第二,而碳在地殼中的含量隻有0.027%,如果從這一點來看,地球應該選擇矽基生命體的,那麼為什麼地球卻選擇了碳基生命體?

環境決定了生命形式。

雖然碳元素和矽元素的化學性質非常相似,矽元素也能形成無數的分子,但是雙鍵矽明顯沒有雙鍵碳穩定,雙鍵矽分子隻能短暫的存在,然後變為單鍵分子,而矽元素卻比碳元素耐高溫,比如氧化矽能接受300攝氏度的高溫,這也是為什麼在電腦的CPU與風扇間會塗一層矽膠的原因。

為什麼地球出現碳基生命(地球為何沒選擇矽基生命)7

宇宙間都具有強烈的宇宙射線,大多數行星上的溫度還很高,沒有水存在,而碳基生命離不開水,隻有矽基生命能生存下來,這也就造成了碳基生命隻能存在于地球這種适宜溫度中。

另外,矽元素比碳元素更加親氧,很難獨立存在,隻能與其他元素結合成化學物(氣态化合物或者固态化合物)而存在,這就給了矽元素很多選擇,能夠有多種存在形式,與此同時,矽基生命還比較脆弱,其肢體結構還很容易破碎。

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從溫度上來說,碳基生命适用于地球,而矽基生命适合宇宙,還有碳基生命比較穩定,矽基生命可以有多種形态等等,這兩種形式的生命體在其各自特點上都決定了地球要選擇碳基生命。最重要的是矽基生命隻是一種假如,目前還沒證實有矽基生命的存在。

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