地球上所有的生物都是以碳元素為基礎的。我們吃的是優質的碳水化合物,排洩的是另一些碳水化合物。元素周期表裡有118種元素,為什麼只有碳元素能擔此重任呢?其它元素行不行呢?地球以外會不會可能有其它元素生物呢?
生物儲存遺傳信息需要一些結構複雜的大分子,在地球上主要是DNA和RNA。還有一些生物大分子負責催化各種維持生命活動的化學反應。這些複雜的大分子必須要有結構穩定的骨架,地球上的生物大分子主要以碳元素為骨架,所以稱為碳基生物。雖然元素周期表中有那麼多種元素,卻只有硼、矽和碳,才能形成長鏈大分子。
硼基生命存在機率很低
在硼、矽和碳這三種可以形成長鏈大分子的元素當中,首先可以排除硼。硼元素在宇宙中的數量十分有限,含量比碳元素低數百萬倍。儘管硼原子之間可以相互連接,也可以通過氫原子形成籠狀骨架,骨架上的氫原子連接形成硼烷,但這些分子簡單、封閉,因此它們不太可能成為構成生命的分子,也不可能存在於地球上的生物體中。
矽基生命只能生活在無水星球
矽元素比硼元素有希望多了。在地球上,矽元素與氧結合成為二氧化矽,是組成巖石的主要成分;高純度的矽元素可以用來製作半導體、集成電路。矽原子可以相互連接形成長鏈,與氫原子連接則可以形成矽烷,還可以與其它元素形成有反應活性的基團結構。
除了碳元素以外,不少人推測外星生命可能是以矽元素為基礎的。然而,矽-氫化合物遇到水很容易分解,因此矽基生命不可能用水作為體液。不僅如此,在地球上生活就能立即要了它們的命。如果存在矽基生命,它們也太脆弱了,它們一定要設法找到一顆沒有水的星球,才能生活得安然無虞。考慮到水在宇宙中幾乎無處不在,或許矽基的生命不太可能存活。
碳基分子伴隨著宇宙塵埃播撒生命的希望
碳原子最適合作為生物大分子的骨架,地球上生活的各種生物是最好的例子。碳元素在宇宙中含量十分豐富,位居第4。科學家通過天文觀測,在星際塵埃中發現了許多含碳或碳基分子,例如碳水化合物、脂肪酸、胺基酸、嘧啶和嘌呤,等等。這些化合物一旦落到適合的星球,就有可能形成原始生命,它們含量豐富,是生命分子中的首選。
結語
綜合以上因素來看,如果存在外星生命,很可能也是以碳為基礎的。當然,每個星球的條件不一樣,基於碳的生命不必完全遵循地球上的生命模式。例如,遺傳物質不一定是DNA或RNA,作為催化劑的酶也不一定是蛋白質。