從150億年前的宇宙大爆炸,到50億年前的太陽系生成,到約45億年前地球出現,到約37億年前地球上生命的起源。
地球上生命的起源過程是如此的復雜,也是如此的偶然,有人做過一個形象的比喻:
讓一只猴子在打字機的鍵盤上隨機選擇字母,這個「隨機」組成了大英博物館的所有圖書的機率,比地球上產生生命的機率還大。
但是,我們確實存在,地球上的的確確自然而然地產生了生命,而且產生了一直宇宙中唯一的生命體系——智慧生命人類這一現今宇宙最燦爛的花朵。
生命在地球上的起源是一個奇跡的話,必然會讓人遐想這個奇跡是如何產生的,如我們為何也被稱之為——
碳基生命
那為何是碳這種元素構成了我們生命的基礎,而不是其他元素呢?
在理論上,生物是不能被限制在任何具體的化學物質范圍內的。
英國著名演化生物學家道金斯認為:
生物的基本特征是自我制造,表現為新陳代謝和復制自身,本質上是信息的持久性,也就是說,生物是自然選擇塑造的信息。
在自然界的任何物質,要組成生命必須要具有兩個必要條件:
足夠穩定,足夠復雜。
足夠穩定能保證新陳代謝和復制自身的穩定,足夠復雜讓生命能自我制造演化為不同的形式。
大約46億年前,銀河系的偏心位置,形成了一個巨大的物質圓盤,其中的氣體、顆粒等聚集融合形成了太陽,剩下的殘留物質形成了行星和小的天體。
其中也包含了我們的原始地球,在月球誕生之后,原始地球受到許多小行星的撞擊,通過小行星帶來了大量的水,也包括了很多有機分子。
此時的地球上大量充滿碳、氫、氧、氮等元素,在這些幾種元素之中,碳元素和其他不同,碳元素擁有了幾個生命產生所需要的特征——能夠形成復雜多樣的分子。
碳原子根據其化學性質,其四個自由電子的特性,就像人類中的「交際花」,十分的愛勾搭其他元素,也就能夠不斷地吸引其他元素組成不同的物質,構成復雜多樣的分子。
如原始海洋中的二氧化碳或甲烷(CH4),通過各種化學反應成為為甲醛(H2CO),然后甲醛再反應生成一種雙碳分子,再慢慢地成為更大的分子,也是生命的基礎——糖。
除了糖之外,海洋里的氮元素也被碳原子勾搭,形成了另外兩種重要物質——蛋白質和核酸。
這些反應一切都是隨機的,在數億年的時間內,分子間不斷「隨機」組合,大約37億年前,第一個生命從這一切無生命的物質中產生了。
這一種初始生命也繼承了碳元素構成物質的特點,讓生命能夠延續——合適的化學反應速度。
生命的任何特征,如新陳代謝,繁殖和對環境刺激的反應都需要依靠化學反應來完成。
如獵豹的飛速追逐獵物、變色龍改變體表顏色,細胞快速地分裂和演化。
這些反應實際上都是由生物體內的化學反應來支撐,化學反應的速度很大程度決定了生物的演化速度,而基于碳元素構成的分子極具活性,能夠保證化學反應能夠及時地進行,應對地球上環境可能出現的演變。
基于碳元素的生命體,在幾十億年之間不同的機緣巧合下,在機率幾乎接近于0的情況下演化成為我們現今的所有動植物。
但是,通過元素周期表我們知道,與碳元素性質相同的元素也有,如硅。
硅作為與碳同一周期的元素,性質與碳極其相似,理論上來說也能夠演化出硅基生物,為什麼沒有出現呢?
基于硅元素的特質,硅基生物是被設想過的。
1891年,德國化學家Julius Scheiner描述了硅基生命的可能性。
很多科幻作家也假設想過外星有硅基生物的存在。
以撒·阿西莫夫在其著作《并非我們所知:論生命的化學形式》中也列舉出——
以氟化硅酮為介質的氟化硅酮生物。
也如科幻作家迪金森就想象過硅基生物:
「這是一種徜徉在硅基植物叢中的硅基生物,這種生物體的結構件可能是被類似玻璃纖維的絲線串在一起,精巧甚至透明的結構。」
硅基生物在理論上是能夠存在的,可是并不是在地球上,早期的地球上擁有大量的氧元素,當碳作為地球生命體的時候,碳能夠與氧原子產生氧化,生成二氧化碳氣體,氣體很容易排出體外。
硅就不同了,在早期地球如果真的產生硅基生物,那麼它與氧氣的反應將會成為固體——
如玻璃和沙子。
與此同時,硅化合物的反應速度比碳化合物慢許多,其演化的速度將會放慢很多,很可能無法應對地球快速的環境改變。
基于硅元素的缺陷,如果宇宙中真的存在硅基生命,那麼硅基生命依存的環境只有兩個方向——
極其炎熱或者極其寒冷。
對于硅基生物來說,高溫和低溫下的活性將會更好,也能避免自身的缺陷。
基于硅產生的分子能夠在高溫和低溫下穩定生活,所需的溫度大概是——
零下100度或者零上250度。
如二氧化硅在極高或者極低的溫度下變為液態或者氣態可以排出體內,如果不使用氧氣呼吸的情況下只能夠借助硅酮,而硅酮的穩定溫度也是在零下100攝氏度到零上250攝氏度之間,
與此同時,硅基生物的分子活性就算在高溫下也會比碳基生物低不少,也就代表他們的動作極其緩慢。
假設我們真的觀測到一個硅基生物,他們的壽命會極其漫長,長達百萬年,可能一個轉身的動作就需要消耗我們時間觀念中的幾個月或者幾年,在我們的眼里他們是靜態的,而在他們的眼中人類的壽命只有「一瞬間」,幾乎無法交流。
以人類的科技來說,我們對生命和智慧的認知還是存在局限性。
我們無法否定一種其他生命基礎產生的可能性,就像在機率學上來說碳基生物的演化就是一個「不可能事件」。
對于「生命」的定義在現在的生物學上也沒有達成共識,或許在未來我們會發現一種由于其他物質構成生命基礎的「生物」也不一定。
代表者: 土屋千冬
郵便番号:114-0001
住所:東京都北区東十条3丁目16番4号
資本金:2,000,000円
設立日:2023年03月07日