地球生命都是碳基生命

人类的好奇心无穷无尽，对地外生命的推测从未停止过。为了了解是否有其他生命存在，我们发射了几艘星际无人探测器，探索浩瀚外太空中的其他地方。如果外星生命真的存在，它们会是怎样的存在呢？

从地球生命来看，我们都是碳基生命。然而，美国天文学家卡尔•萨根把这种狭隘的观点称为“碳沙文主义”， 他认为我们不应该限制我们的想象力，做出外星生命会类似于地球生命的愚蠢假设。

尽管如此，由于碳在地球上的绝对优势，这仍然是我们最佳猜测。那么，碳为何如此特殊？

想象中的硅基生命

每一种生命形式，无论是植物还是动物，都体现了复杂性。第一个自我复制的生物体通过融合越来越多分子的复杂性，进化出愈加复杂的生物功能。这里的复杂性指的是促进形成数百万复杂的化学键和反应，这些都是维持更高生命形式的必要条件。诸如变形虫这样原始的生命形式，它们发展出的分子复杂性远远小于更高等的哺乳动物。

分子的复杂性使得一些高级功能可以出现，如呼吸、排泄、消化，最重要的是，繁殖。如果没有碳元素，这一切都不可能实现。如果没有碳，就不会有DNA、蛋白质、脂质、糖类、脂肪、肌肉组织或任何其他构成生命的东西。

目前，人类已经发现了118种元素，奇怪的是为什么只有几种元素被用来构成有机生命。当然，其中最常见的是碳元素。由于碳的特殊热力学和化学性质，使它比其他元素更为优越。

元素周期表

一个碳原子由四个价电子组成，使它可形成四根单键（比如甲烷），两根双键（比如二氧化碳）和一根三键（比如乙炔）。然而，碳的主导地位并不是因为它形成这些复杂化学键的能力，而是它形成这些键时非常容易和灵活。事实上，元素周期表中与碳同族的元素都有4个价电子，但是它们所形成的键的稳定性无法与碳相比。

在元素周期表中，6号元素碳的正下方是14号元素硅。这种元素也能形成无数的分子，但是双键的硅分子不像双键的碳分子那样稳定，它们只能短暂存在，它们的不稳定性最终迫使其转变为单键。碳分子，如碳氢化合物，是维持生命的最关键分子种类之一，它们既不会太活泼而导致容易分解，也不会太稳定而妨碍可塑性和适应性，这使得酶能够很容易地操纵碳分子。

DNA双螺旋结构的4种碱基对片段

因此，硅基生命很难能在地球上生存。硅比碳更为亲氧，在相对较低的温度下，它也会与氧气发生剧烈反应。这意味着硅链或硅烷无法在我们的大气层中存在。如果生物体直接将能量储存为碳氢化合物，那碳基生命也无法生存，因为烷烃本身就很易燃（比如汽油和煤油）。但碳基生物是将能量储存为如糖、脂质、醇类以及其他具有非常不同化学性质的碳氢化合物。

所有这些性质都可以解释为：碳是拥有4个价电子的最小原子。它的大小合适，可以形成各种化学键。如果大自然缺乏这种原材料，生命是不可能产生的。又由于地球上的碳很丰富，所以大自然就利用碳的特性开始构建生命，使得所有的地球生命都是碳基生命。至于宇宙中是否存在诸如硅基生命这样不同基质的生命，还需进一步研究才知道。