从很久很久以前的宇宙大爆炸开始,太阳系在约50亿年前诞生,而地球大约45亿年前才出现。再到大约37亿年前,地球上开始有了生命。这一切都是多么神奇啊!
地球生命的诞生,既复杂又偶然,就像是宇宙中一场精心编排的魔术表演。有人打了个比方,说这个过程就像是——
想象一下,一只猴子在打字机上瞎敲,这看似随机的动作要凑出大英博物馆里所有书的文字,这种可能性比地球上出现生命的几率还要大。简单说,猴子打出一本大英博物馆的书比地球有生命还难。
尽管如此,我们依然存在于地球之上,生命自然而然地在这里诞生。更令人惊叹的是,地球孕育出了宇宙中独一无二的智慧生命——人类,这就像是宇宙中一朵璀璨的花朵,令人瞩目。
如果说生命在地球上的起源是一个奇迹,那自然会让人好奇这个奇迹是怎么来的,以及我们为何也能被称为其中的一部分。
你知道吗,我们人类其实就是碳基生命。我们的身体、骨头、甚至每一个细胞,都是由碳元素构成的。这种碳元素和其他元素一起,构成了我们身体里的蛋白质、脂肪、糖类等重要的物质。所以,我们可以说,碳元素是生命的基石。不过,除了我们人类,还有许多其他生物也是碳基生命哦!
为啥是碳这种元素成为我们生命的基石,而不是其他元素呢?
【生命的起源】
理论上来说,生物并不受限于特定的化学物质范围。换句话说,生物并不是只能在某种化学物质中生存或发展。
英国演化生物学大咖道金斯觉得:
简单来说,生物有个核心特点就是可以自己造自己,就是吃吃喝喝长大和生小生物。这其实就是信息一直存在的表现。换句话说,生物就是被大自然选出来的信息。
想要构成生命,任何自然界的物质都必须满足两个必要条件:
这段话其实挺简单的,就是说某样东西或某个系统既要稳定可靠,又得足够复杂多样。稳定呢,就是说它不容易出问题,用起来很放心;复杂呢,就是它有很多细节和变化,能满足各种不同的需求。所以,这句话就是告诉我们,要找那种既稳定又复杂的东西或系统,这样才能应对各种挑战和问题。
生命体的稳定性是其维持新陈代谢和复制自身的关键,而复杂性则使其能够自我演变,呈现出多样化的形态。换句话说,稳定性保证了生命的基本运转,而复杂性则推动了生命的多样性和进化。
差不多46亿年前,银河系的一个特别位置,一堆气体和颗粒汇集起来,慢慢地融合成了一个大火球,就是我们的太阳。而那些没融合进去的残留物质,就变成了行星和其他小天体。
月球诞生后,我们的原始地球也受到了众多小行星的撞击,这些小行星带来了丰富的水资源,同时还带来了许多有机分子。这样,我们的地球就开始拥有了水和生命的基础物质。
现在,地球上到处都是碳、氢、氧、氮等元素。这些元素中,碳元素有点特别,因为它能组成很多复杂多样的分子,这可是生命形成的重要条件。
碳原子因其化学特性,拥有四个自由电子,就像是人群中的「社交达人」,特别擅长与其他元素「交朋友」。这种能力让碳原子能够不断吸引其他元素,形成各种不同的物质,进而构成千变万化的分子。
想象一下,在古老的海洋里,二氧化碳和甲烷就像搭积木的小块。它们通过化学反应,变成了甲醛这块稍微大一点的积木。然后,甲醛继续和其他小伙伴合作,形成了双碳分子。随着时间的推移,这些双碳分子像小朋友长大一样,逐渐变成了更大的分子,也就是生命的基石——糖。
除了糖,海洋里的氮元素也和碳原子成了好朋友,一起组成了蛋白质和核酸这两种非常重要的东西。
这些反应都是随机的,经过数亿年的时间,分子们不断「瞎碰瞎撞」,直到大约37亿年前,第一个生命从这些原本没有生命的物质中诞生了。
生命最初的形式,也继承了碳元素构建物质的特性,这使得生命得以持续——拥有适宜的化学反应速率。
生命的各种表现,像是新陈代谢、繁殖和对外界刺激的反应,其实都离不开化学反应。简单来说,化学反应是这些生命活动背后的「推手」。
细胞分裂和演化,就像猎豹疾驰追捕猎物,或者变色龙迅速变换体表颜色一样迅速。
其实啊,这些反应都靠生物体内的化学反应撑着。化学反应快慢对生物演化速度有很大影响。而碳元素构成的分子特别活跃,能让化学反应及时发生,帮助生物应对地球环境的各种变化。
经过几十亿年的漫长岁月,由碳元素构成的生命体在各种机缘巧合下,经历了几乎不可能的概率,最终演化成了我们现在所知道的所有动植物。
虽然碳元素很特殊,但元素周期表里还有其他和它性质相似的元素,比如硅。
既然硅和碳是同一周期的元素,性质上那么像,理论上硅也应该能演化出硅基生物吧?可为什么我们至今都没发现呢?
【外星可能存在硅基生物?】
设想过硅基生物,这得益于硅元素的特性。
1891年,德国有位叫Julius Scheiner的化学家,他就提出了硅基生命这种大胆的设想。
不少科幻作家都脑洞大开,想象过外星生物可能是硅基生物呢。
以撒·阿西莫夫在他的书【并非我们所知:论生命的化学形式】中,也提到了——
氟化硅酮生物,它们的生存环境离不开氟化硅酮这种介质。想象一下,它们就像是住在氟化硅酮构成的房子里,离不开这个特殊的「家园」。在这个「家园」里,它们能够生长、繁衍,展现出生命的活力。氟化硅酮,对它们来说,是不可或缺的存在。
科幻作家迪金森曾设想过硅基生物,这一想象非常有趣。他认为,生命不一定非得基于碳元素,也许在宇宙的某个角落,存在着以硅为基础的生命体。这个想法非常独特,打破了我们对生命的传统认知。当然,这只是一个大胆的设想,我们目前还无法证实其真实性。但是,这种想象让我们对生命的多样性有了更多的认识,也让我们对未知世界充满了好奇和期待。
想象一下,这是一种在硅质植物间自由游走的硅质生物,它们的身体可能由类似玻璃纤维的细线巧妙连接,构造既精细又近乎透明。
虽然理论上硅基生物可以存在,但它们肯定不在地球上。你知道吗,地球早期的时候,氧元素可多了。那个时候,碳作为地球上的生命体,跟氧原子一结合,就变成了二氧化碳气体。这种气体嘛,排出体外挺容易的。所以,硅基生物要想在地球上生存,可得面对一大堆挑战呢!
硅与氧气的反应会生成固体,所以如果早期地球上真的存在硅基生物,那情况就大不一样了。想象一下,这些硅基生物与氧气一接触,就会变成固体,这可是个挺有意思的概念。不过,这只是个假设,毕竟我们现在还没发现真正的硅基生物呢。
像玻璃和沙子这样的物品。
同时啊,硅化合物的反应速度可比碳化合物慢多了,它们的演化速度也会慢下来,很可能没法跟上地球环境快速变化的步伐。
硅基生命,如果真的存在于宇宙中,那它们的生存环境可就得好好琢磨了。为啥这么说呢?因为硅元素有它自己的特点啊。所以啊,硅基生命可能依赖的环境,大概就两个方向——
天气热得让人难以忍受,或者冷得让人瑟瑟发抖。
硅基生物在较高或较低的温度下表现更活跃,这有助于它们克服自身的弱点。
你知道吗?硅分子真的很厉害!它们能在超冷和超热的环境下都活得好好的。大概需要多少温度呢?嗯,那个数字我记不太清了,但肯定是适合它们生存的温度啦!
要么冷得跟北极似的,零下100度;要么热得跟火炉一样,零上250度。
二氧化硅在超高温或超低温下会变成液体或气体,从而排出体外。如果我们不靠氧气呼吸,就得靠硅酮,这东西能在零下100度到零上250度之间保持稳定。简单来说,就是二氧化硅在特定温度下能变身排出,没氧气时,硅酮能救我们一命,前提是不超过它的稳定温度范围。
换个角度来看,硅基生物在高温下的分子活跃度远低于碳基生物,这意味着他们的行动会特别缓慢。
想象一下,如果我们真的遇见了硅基生物,他们的寿命会长得让人咋舌,说不定长达百万年。他们做个简单动作,比如转个身,可能就得耗费我们几个月甚至几年的光阴。对我们来说,他们几乎就像静止的一样。然而,在他们眼里,人类的生命只能算是「一刹那」,短得几乎没法跟他们交流。这种感觉,就好像我们在看一部快进的电影,而他们却是在看一部慢放的。
【结语】
说实话,就现在人类的科技水平来看,我们对于生命和智慧的认知还有很长的路要走。我们了解的只是冰山一角,还有很多未知的领域等着我们去探索。所以说,虽然我们取得了一些进步,但关于生命和智慧的奥秘,我们还有很多需要学习和理解的地方。
尽管我们常说碳基生物的演化是个「不可能事件」,但这并不意味着其他生命基础的产生就没有可能。毕竟,概率学里也有例外和奇迹的存在。所以,我们不能完全排除这种可能性。
关于「生命」的定义,生物学界至今还没有达成一致。说不定将来我们会发现,生命的基础可能是由其他物质构成的「生物」呢。所以,关于生命,我们还有很多未知等待去探索。