地球的碳基生命
事实上,许多碳基分子利用了左右两种形式。例如,大自然选择了同样稳定的六碳碳水化合物来储存我们肝脏(以糖原聚合物的形式)和树木(以聚合物纤维素的形式)的能量。
糖原和纤维素的区别主要在于单个碳原子的旋向性,当碳水化合物聚合或形成链时,就会形成这种旋向性。
纤维素具有两种可能性中最稳定的形式,而糖原是第二稳定的。因为人类没有把纤维素分解成基本的碳水化合物的酶,所以我们不能把它用作食物。但许多低等生命形式可以,如细菌。
简而言之,旋向性是一种特征,它使各种生物分子具有识别和调节各种生物过程的能力。硅不会形成很多具有旋向性的化合物。
因此,硅基生物很难实现碳基酶为我们提供的所有奇妙的调节和识别功能。
《星际迷航》中硅基生命
硅化合物的用途
尽管如此,自从弗雷德里克·斯坦利·基平(Frederic Stanley Kipping, 1863-1949)发现一些有趣的硅化合物可以制成以来,化学家们一直孜孜不倦地创造新的硅化合物。
硅领域最高的国际奖项是基平奖(Kipping Award)。经过多年的研究,尽管现代“炼金术士”有各种可用的试剂,但许多碳化合物的硅类似物就是无法形成。
硅化合物
热力学数据证实,这些类似物往往太不稳定或反应性太强。但是硅化合物的用途还是非常广泛的。
可以考虑硅的微观和纳米结构;太阳能应用;一种硅酮液体,它可以携带氧化剂到收缩由其他硅酮组成的肌肉样元素;硅酸盐骨骼材料;硅胶膜等等。
其中一些结构甚至看起来是活的。但创造生命形式所需的化学物质根本不存在。生命的复杂舞蹈需要连锁反应。这些反应只能在很窄的温度和pH值范围内发生。考虑到这些限制,硅基生命很难形成。
硅还做了一件关于生命事。地球上的生命主要由右利的碳水化合物和左利的氨基酸组成。为什么它们没有相反的旋向性,或者它们都有相同的旋向性?
许多化学家认为,第一个“手性”碳化合物形成于“粘稠”的岩石池中,具有“手性”二氧化硅表面。而这个表面的旋向性促进了碳化合物的产生,这些碳化合物现在是地球生命形式的首选。
快速阅读
1、虽然碳和硅有许多相同的特性,但很难存硅基生命。
2、原因一:氧化成固体不能维持生命
3、原因二:硅不会形成很多具有旋向性的化合物,所以很难收集、存储和利用能量。
4、硅化合物的用途很广泛,但是最重要的是硅促进了地球生命的形成。