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硅基、氨基、还是不同的手性,外星生命会是怎样的?

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发表于 2020-12-19 11:53:40 | 显示全部楼层 |阅读模式
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地球上的所有生命,也就是我们在宇宙中已观测到的所有生命,它们都具有一些相似的基本特征。它们的分子结构都是由碳构成的,即都是碳基生命。它们依靠水作为溶剂,以促进化学反应。并且,它们都使用DNA或RNA作为自身的蓝图。

我们能找到的大多数含碳化合物都被称为有机化合物,碳是地球生命的化学基础。碳可以与许多分子结合,形成足够庞大的结构,使之具有生物学上的相关性,而且碳键既强又稳定。另外,生命也都依赖于水和DNA或者RNA。

然而,这些生命特征只是出现在地球上,如果宇宙中的其他星球上存在外星生命,并不意味着它们也会像地球生命那样依赖于碳和水。事实上,我们可以很容易地想象不同的星球环境,在那里可以存在其他形式的生命。那么,宇宙中可能存在的外星生命会是怎样的呢?它们与地球生命会有什么不同呢?

硅(Si)


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硅是构成计算机芯片和电路的元素,它们也可能构成外星生命的化学基础,这就是所谓的 硅基生命。碳可以同时与四个原子成键,与氧结合,形成聚合物链,这使得碳成为复杂的生命化学的理想选择。作为与碳同族的元素,位于元素周期表中碳元素的下方,硅也具有碳的这些特性。

尽管有这些特性,但硅作为生命的化学基础仍然相当有限。硅只能与有限数量的其他元素形成稳定的化学键;它的聚合物非常单一,限制了它所能形成生命所需的复杂化合物;而且硅的化学过程在水环境中是不稳定的。

还有一个问题,当碳氧化时,它会形成二氧化碳。二氧化碳在-57 ℃以上呈现为气体,很容易被排出去。当硅氧化时,它会形成二氧化硅。二氧化硅就是石英和沙子的主要成分,其沸点高达2230 ℃。这种固体废物很难排放出去,它们将对硅基生命构成严重的威胁。想象一下,硅基生命每次呼吸时都会排泄出一颗颗沙子。

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不过,在一定条件下,硅基化学可能比碳基化学更适合生命存在。与碳基生物相比,硅基生物的耐辐射和耐高温能力更强,所以它们可以在碳基生命无法生存的恶劣环境中生存。

另外,硅基化学也更适合于海洋生命,例如,液氮、甲烷、乙烷,这些物质通常不参与地球生命的生物化学过程。而在宇宙中,存在不少类似环境的星球,我们的太阳系中就有这样的例子——土星最大的卫星——土卫六,它的表面上可能存在不少的液态甲烷和乙烷湖,甚至还有可能存在生命。

氨(NH3)


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地球生命所依赖的大部分化学反应都发生在水环境中,因为水是一种良溶剂,可以溶解许多分子。可以想象,拥有一种良溶剂是产生生命所需化学物质的先决条件。

就像水一样,氨在宇宙中(至少在银河系中)也很常见。氨不但能溶解水可以溶解的有机化合物,而且它还能溶解水无法溶解的金属化合物,这为在生物中出现一些更特别的化学反应开辟了可能。

然而,氨在氧气存在下是易燃的物质;氨比水的表面张力要低得多,因此很难把生命起源以前的原始分子长时间地结合在一起;并且氨的熔点和沸点均远低于水,分别为-78 ℃和-33 ℃。因此,氨基生物的化学反应会慢得多,所以它们的新陈代谢和进化也会慢得多。不过,这种情况是基于地球的大气压。如果其他星球上的气压高于地球,那么,氨的熔点和沸点都会升高,所以氨基生物的化学反应不见得就会很慢。

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与地球生命不同,氨基生命可以存在于所谓的恒星宜居带(即液态水存在的范围)之外。例如,土卫六表面下可能蕴藏着大量的氨,尽管这颗天体远在太阳系的宜居带之外,但它也可能拥有生命。不少天体生物学家相信,土卫六是太阳系中可能存在其他生命形式的星球。

不同的手性

正如一个人可以是左撇子或右撇子一样,有机分子也具有手性的现象。手性分子无法与其镜像重合,对应的手性分子被称为对映异构体。

不过,生命不知为何最终只使用了其中一种手性分子。例如,地球生命中的氨基酸是左旋的,而RNA和DNA中的糖是右旋的。为了让这些分子相互作用,它们必须具有正确的手性。如果蛋白质链是由混合手性氨基酸组成的,它们根本就不起作用。然而,与地球上的生命所使用的左旋氨基酸相反,由右旋氨基酸构成的蛋白质链也会非常有效。地球上所有的生态都依赖于手性原则,例如,我们需要食用适当的手性食物。

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如果外星生命存在,它们可能会进化为使用与地球生命相反的手性分子。这种外星生命从根本上类似于地球生命——以碳为骨架,以水为溶剂。不过,如果这种外星生物吃掉了地球上的生物,“反向”糖会让它们难以消化,外星病毒也无法与地球生命的细胞结合。反之亦是如此,地球生命也难以威胁到这种外星生命。

另外,地球上也有不吃手性食物的生物,比如蓝藻。如果外星微生物也是如此,那它们可以想吃多少就吃多少,无限繁殖,并且永远不会受到捕食者的控制,因为它们本身具有错误的手性。倘若这种外星微生物来到地球上,它们将会大肆破坏地球上的食物链。

虽然上述所列举的生命形式并不是宇宙中仅有可能的存在,但它们是最有可能的存在。就目前所知,以碳和水为基础的生命可能是宇宙中最常见的生命形式。但我们只研究过一个例子,那就是地球上的生命。如果未来能在其他星球上发现外星生命,我们将会对生命的起源有更深入的了解。


本文版权归原作者火星一号所有,如有侵权请联系管理员删除,原文地址:https://m.toutiao.com/i6687453492027589128/
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发表于 2020-12-19 11:53:55 | 显示全部楼层
恒星内部会不会有等离子生物?
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发表于 2020-12-19 11:54:22 | 显示全部楼层
哦?也许外星生命虽然比地球先进的多,但会觉得地球是个大毒窝,所以不会入侵地球?
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发表于 2020-12-19 11:54:46 | 显示全部楼层
宇宙中的原子都是一样的,物理规律都是一样的,所以不要指望生命会以碳基以外的奇葩形式存在着
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发表于 2020-12-19 11:54:53 | 显示全部楼层
硅基生命就是电脑
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发表于 2020-12-19 11:55:07 | 显示全部楼层
这些回答都没说到一个点,硅原子的原子半径比碳原子大,形成的化学键较长,不稳定,所以不能形成稳定的高分子化合物,而高分子化合物是一切生命的基础
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发表于 2020-12-19 11:55:59 | 显示全部楼层
环太平洋里的怪物设定都是氨基生物。。
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发表于 2020-12-19 11:56:35 | 显示全部楼层
硫基生命?
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发表于 2020-12-19 11:56:42 | 显示全部楼层
不用如果,外星人就是存在的。没有为什么!
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发表于 2020-12-19 11:56:57 | 显示全部楼层
电磁生命体,高维度生命
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