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在遥远遥远的宇宙一角,一颗尚不为人所知的行星或恒星上,一派生机盎然的景象:高温熔化的钢铁组成浩瀚的海洋,赤红色的铁水拍打着各种耐高温矿石组成的海岸,天空中充满了硫磺气体。在海岸上,生长着一丛又一丛玻璃结构的“植物”,它们呈半透明结构,呼吸着空气中的硫磺。一只只全身闪闪发光的半透明“动物”来回漫步,它们的肌肉是由玻璃纤维组成的,血管中流淌的是半熔化的玻璃,排泄物是坚硬滚烫的矿物。在更远的地方,还有玻璃结构的人类,居住在耐高温化合物的城市中……
这是一种什么样的景象?这,就是硅基生命的世界。
硅和碳属于同一系的元素,虽然它们的活跃状态处在不同的温度中,但是由它们所形成的化合物却有着相似的属性。碳酸盐一系列特性使它可能成为生命的温床,而在高温下的硅酸盐也有类似的效能。早在19世纪,人们就提出了硅基生命的概念,硅在高温下可以形成许多种化合物,这些化合物非常稳定,而且具备许多种特质和形态。既然碳的复杂高分子化合物组合在一起,能组织起生命的活动,也许硅也能支撑起生命的运转。
比如说,半熔化状态下的硅酸盐,就可以与铁产生反应,由氧化的铁向它们提供能量。在熔化的含氧铁水中,经过数亿年的发展,硅酸盐可能进化成某种初级的生命形态,然后进化出以硅酮为基础的生命形态。
硅基的生物,可能会沿着类似碳基生物的进化模式逐渐长大,最终形成亮晶晶的硅基人。这些强悍而美丽的硅基人长的是玻璃纤维材质的肌肉和神经,骨架是非常耐高温的金属,玻璃或熔化的铁水可能构成它们的血液。拥有了这些特质,这些硅基人可以轻松胜任救火队员,受了重伤也不需要输血——听起来不可思议,但确实很有可能存在。
不过,相比碳基生物,硅基生物在进化上可谓困难重重,这是由硅的几个特点决定的。首先是氧化问题,碳的氧化物——二氧化碳,是一种很容易流通的化合物,既可以作为气体被排放,又很容易溶解在水中,是很合适的能量载体。但是,二氧化硅则往往以固体存在,难以排放,而且是晶格结构,在流通上相比二氧化碳要麻烦得多。
氧化问题的另一面就是如何使用能量。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。
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水。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。
在天文学家向宇宙中搜寻生命存在的可能性时,他们在彗星、陨石上找到了碳的高级化合物,却没有找到硅的高级化合物。甲烷在太阳系中普遍存在,在星际物质和星云中也可以发现。甲基乙炔和氰基癸五炔这样的复杂分子也可以从星际物质中找到,甚至人们还在陨石上发现了氨基酸。可是,在宇宙中,人们只发现了二氧化硅和硅酸盐,却从来没有发现过硅烷和硅酮等物质。
当然,这些都并不能构成硅基生物不存在的理由,仅仅是说,硅形成生命的机会,应当比碳要低一些罢了。
硅作为生物体的一部分,是完全可行的。我们所熟知的硅藻,虽然是碳基生物,却可以用硅做成自己的外壳,用来代替碳基的细胞壁。硅基的外壳给硅藻带来坚硬的体魄和良好的透光性,质量更轻,强度更高,对于单细胞生物来说,比碳基细胞壁有更好的适应性。
生物界是奇异而复杂的。仅仅在碳基生命中,就又有喜氧、厌氧、喜硫的区别,每一种呼吸方式,意味着完全不同的进化树。在拥有丰富氧气的地球,喜氧的生物进化出了人类,而厌氧、喜硫的生物还存在于细菌阶段。如果有一颗很少有氧气的星球,它上面的居民则可能由厌氧碳基生命进化而来。也许,厌氧的外星人的侦查飞船早已勘探过地球,然后回去向母星报告:地球毫无侵略价值,因为这里充满了剧毒的氧气!谁知道哪一天,我们就会同宇宙中的硅基文明相遇呢?
编辑/杨明珠
这是一种什么样的景象?这,就是硅基生命的世界。
硅和碳属于同一系的元素,虽然它们的活跃状态处在不同的温度中,但是由它们所形成的化合物却有着相似的属性。碳酸盐一系列特性使它可能成为生命的温床,而在高温下的硅酸盐也有类似的效能。早在19世纪,人们就提出了硅基生命的概念,硅在高温下可以形成许多种化合物,这些化合物非常稳定,而且具备许多种特质和形态。既然碳的复杂高分子化合物组合在一起,能组织起生命的活动,也许硅也能支撑起生命的运转。
比如说,半熔化状态下的硅酸盐,就可以与铁产生反应,由氧化的铁向它们提供能量。在熔化的含氧铁水中,经过数亿年的发展,硅酸盐可能进化成某种初级的生命形态,然后进化出以硅酮为基础的生命形态。
硅基的生物,可能会沿着类似碳基生物的进化模式逐渐长大,最终形成亮晶晶的硅基人。这些强悍而美丽的硅基人长的是玻璃纤维材质的肌肉和神经,骨架是非常耐高温的金属,玻璃或熔化的铁水可能构成它们的血液。拥有了这些特质,这些硅基人可以轻松胜任救火队员,受了重伤也不需要输血——听起来不可思议,但确实很有可能存在。
不过,相比碳基生物,硅基生物在进化上可谓困难重重,这是由硅的几个特点决定的。首先是氧化问题,碳的氧化物——二氧化碳,是一种很容易流通的化合物,既可以作为气体被排放,又很容易溶解在水中,是很合适的能量载体。但是,二氧化硅则往往以固体存在,难以排放,而且是晶格结构,在流通上相比二氧化碳要麻烦得多。
氧化问题的另一面就是如何使用能量。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。
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水。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。
在天文学家向宇宙中搜寻生命存在的可能性时,他们在彗星、陨石上找到了碳的高级化合物,却没有找到硅的高级化合物。甲烷在太阳系中普遍存在,在星际物质和星云中也可以发现。甲基乙炔和氰基癸五炔这样的复杂分子也可以从星际物质中找到,甚至人们还在陨石上发现了氨基酸。可是,在宇宙中,人们只发现了二氧化硅和硅酸盐,却从来没有发现过硅烷和硅酮等物质。
当然,这些都并不能构成硅基生物不存在的理由,仅仅是说,硅形成生命的机会,应当比碳要低一些罢了。
硅作为生物体的一部分,是完全可行的。我们所熟知的硅藻,虽然是碳基生物,却可以用硅做成自己的外壳,用来代替碳基的细胞壁。硅基的外壳给硅藻带来坚硬的体魄和良好的透光性,质量更轻,强度更高,对于单细胞生物来说,比碳基细胞壁有更好的适应性。
生物界是奇异而复杂的。仅仅在碳基生命中,就又有喜氧、厌氧、喜硫的区别,每一种呼吸方式,意味着完全不同的进化树。在拥有丰富氧气的地球,喜氧的生物进化出了人类,而厌氧、喜硫的生物还存在于细菌阶段。如果有一颗很少有氧气的星球,它上面的居民则可能由厌氧碳基生命进化而来。也许,厌氧的外星人的侦查飞船早已勘探过地球,然后回去向母星报告:地球毫无侵略价值,因为这里充满了剧毒的氧气!谁知道哪一天,我们就会同宇宙中的硅基文明相遇呢?
编辑/杨明珠