第十三章 碳基生命(第1/2 頁)

“大家好，我是max生命實驗室的趙老師，今天給大家講講碳基生命。”

“人們在研究外星生命的過程中，提出了生命的多樣形態概念，推測可能存在著多種形式的生命，比如我們的星球，都是碳基生命。

所謂碳基生命(carbon based life)——以碳元素為有機物質基礎的生物。地球上所有的生物都是碳基生物，包括人類在內都是以碳和水為基礎（核心元素為碳，介質為水)，以核酸\/蛋白質(以氧為基礎的)生物。因為構成碳基生物的蛋白質，作為遺傳物質的嘌呤和嘧啶等物質都是烴衍生物，所以稱作碳基生物。

由於碳原子有四個自由電子，其電子失去的能力（還原性）和得到電子的能力（氧化性）相當，又由於碳原子只有兩個電子層，所以活潑性又比同族的矽、鍺、錫、鉛要強，碳鏈的長度可以由2個至數千個不等，這使得碳骨架成為了許許多多種有機化合物的基礎，因此能夠形成複雜多樣的高分子有機物（比如dNA分子），為生命的形成提供物質基礎，併為自然選擇提供可能。”

“老師，碳基生物如何利用外界能量的呢?”有同學問。

“只要是生命形態，就必須從外界環境中收集、儲存和利用能量。碳基生物儲存能量的最基本的化合物是碳水化合物。在碳水化合物中，碳原子由單鍵連線成一條鏈，由酶控制的碳水化合物的一系列氧化步驟會釋放能量，廢棄物產生水和二氧化碳。碳基生物體內的分子大多因含有的碳原子的不對稱性使其出現左旋或者右旋，正是這個特點使得酶的專一效能夠被充分發揮，碳基生物體內的酶能夠依照分子的形狀和左旋右旋對特定的反應進行催化，識別和規範自身大量的不同新陳代謝程序。但是碳基生命體的分子結構是很不穩定的，難以承受高溫、低寒、病菌的侵蝕和射線的照射。”

“老師，碳基生命的特點是怎樣的呢?”有同學問。

“複雜多變，化學反應速度及時。”

“老師，碳基生命是如何形成的呢？”

“達爾文在《物種起源》中提到過，地球生命的誕生，是一場複雜的化學反應。

1953年，美國芝加哥大學的科學家Stanley miller和harold Urey，聯合進行了一項模擬早期地球生命形成過程的實驗。在實驗中，透過甲烷、氨氣等來模擬地球的早期氣體，之後，透過電流來模擬閃電，結果顯示，構成生命的重要物質——氨基酸等，都在這個過程中產生。

前段時間，科學家也再次證明了“閃電”對於早期地球生命演化的重要性，認為閃電轟炸地球的時候，高溫讓化學反應變得更加激烈。

隨後，在上個世紀80年代，伴隨著深海探索的深入，當熱泉口被發現的時候，一些研究者又提出了地球生命的起源，來自於深海的熱泉口之中，高溫促使了化學反應，最終形成了RNA和dNA的混合物質，也是地球上最早的生命。

說白了，就是碳原子組成了蛋白質分子鏈，之後構成了地球上最早的生命體。此後，生命的演化事實上就是基因突變的過程，特別是新物種的產生。”

“老師，聽說已經發現宇宙中存在大量碳基複雜分子?”

“嗯，是的。科學家在研究金牛座分子云的過程中，發現了大量的多環芳烴，這是一種在地球上透過高溫燃燒才會形成的化合物，一般來說，它們的存在，都與高溫環境有關。

然而，這片發現多環芳烴的分子云，卻還沒有開始形成新的恆星，這意味著，這裡的溫度並不高，這個發現也讓科學家們有了新的思路：恆星、行星上的碳分子，或許都是來自於分子云之中，簡單來說，就是當它們還未形成的時候，多環芳烴就已經存在了。