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地球上的一切生物體都含有碳元素嗎地球上一切生命(有機物)都含有碳元素,一氧化碳、二氧化碳也含有碳元素 。但在別的星球,不一定非得是碳系生命,硅和碳的性質很相近,別的星球也可能承載著硅系生命 。
為什么地球上都是碳基生命?對于為什么地球上都是碳基生命呢之話題,我個人觀點認為,地球上都是碳基生命能說明兩點,一是活性生命物質都來自于同一樣的自然定體物質;二是所有生命都是同緣異性的生物 。為什么會這樣說呢?
先來說說活性生命物質都來自于同一樣的自然定體物質之觀點,所謂自然定體物質,是泛指太陽持續核聚變燃燒過程所釋放出來的塵粒流物質,太陽系太空間所有衛體物質(各類行星天體)都是由太陽塵粒流物質聚集而形成的階段性表現結果,都是由塵粒流物質含有的化學成分所構成的,主要是由二氧化碳、氮、水(氫氧)和有毒化學物質四種基本元素所構成,可統稱為:自然定體物質 。
在地球形成穩定液態水體(海洋)特定環境狀態下,會使無機的自然定體物質向有機的活性生命物質轉變,而持續會誕生出碳水化合物之活性生命物質的自然現象 。再來談談所有生物都是同緣異型的生物之觀點,地球上最原始的碳水化合物之活性生命物質,統稱為單細胞,目前,地球上生物圈的形成都來自于同一個原始的祖先——單細胞 。
由于地球特殊的生態環境,所有的生命都是以“水”為基礎 。包括人類在內的所有地球生命,活體細胞中多數的氧元素,其實是以水的形式存在的,含在水分子H2O里了 。然而,對細胞結構和功能起關鍵作用的,卻是另外一種元素——這就是碳 。
碳元素是所有元素中化合物種類最多的,目前已知的純有機化合物就有近1000萬種 。
相對于其他元素,碳基的穩定性更好,更容易進化出生命 。
不管是植物、動物和真菌都是細胞的組織結構,是由諸多不同功能的細胞群體所構成起不同功能作用的細胞組織之生理現象,雖然,生物在生存模式和生態類型上各有不同,但他們都屬于同緣異型的生物,都是碳水化合物的化學成分 。由此可見,地球上所有的生命體,都是碳基生命的體現 。不知這樣的回答是否準確?
所有生物都是碳基的嗎?是否存在硅基,磷基等生物地球生物都是碳基的,沒有硅基的,更沒有磷基的 。
雖然在地球生命中,有些生物能夠以硅構成骨架(如硅藻),磷也是生物中不可或缺的元素,但所有地球生物細胞中的核酸、糖、脂肪、蛋白質等生物大分子,都是由碳元素形成的鏈式化合物為基礎的,都是碳基生物 。
為什么都說地球生物是碳基生命人類的好奇心無窮無盡,對地外生命的推測從未停止過 。為了了解是否有其他生命存在,我們發射了幾艘星際無人探測器,探索浩瀚外太空中的其他地方 。如果外星生命真的存在,它們會是怎樣的存在呢?
從地球生命來看,我們都是碳基生命 。然而,美國天文學家卡爾?薩根把這種狹隘的觀點稱為“碳沙文主義”,他認為我們不應該限制我們的想象力,做出外星生命會類似于地球生命的愚蠢假設 。
盡管如此,由于碳在地球上的絕對優勢,這仍然是我們最佳猜測 。那么,碳為何如此特殊?
想象中的硅基生命
每一種生命形式,無論是植物還是動物,都體現了復雜性 。第一個自我復制的生物體通過融合越來越多分子的復雜性,進化出愈加復雜的生物功能 。這里的復雜性指的是促進形成數百萬復雜的化學鍵和反應,這些都是維持更高生命形式的必要條件 。諸如變形蟲這樣原始的生命形式,它們發展出的分子復雜性遠遠小于更高等的哺乳動物 。
分子的復雜性使得一些高級功能可以出現,如呼吸、排泄、消化,最重要的是,繁殖 。如果沒有碳元素,這一切都不可能實現 。如果沒有碳,就不會有DNA、蛋白質、脂質、糖類、脂肪、肌肉組織或任何其他構成生命的東西 。
目前,人類已經發現了118種元素,奇怪的是為什么只有幾種元素被用來構成有機生命 。當然,其中最常見的是碳元素 。由于碳的特殊熱力學和化學性質,使它比其他元素更為優越 。
元素周期表
一個碳原子由四個價電子組成,使它可形成四根單鍵(比如甲烷),兩根雙鍵(比如二氧化碳)和一根三鍵(比如乙炔) 。然而,碳的主導地位并不是因為它形成這些復雜化學鍵的能力,而是它形成這些鍵時非常容易和靈活 。事實上,元素周期表中與碳同族的元素都有4個價電子,但是它們所形成的鍵的穩定性無法與碳相比 。
在元素周期表中,6號元素碳的正下方是14號元素硅 。這種元素也能形成無數的分子,但是雙鍵的硅分子不像雙鍵的碳分子那樣穩定,它們只能短暫存在,它們的不穩定性最終迫使其轉變為單鍵 。碳分子,如碳氫化合物,是維持生命的最關鍵分子種類之一,它們既不會太活潑而導致容易分解,也不會太穩定而妨礙可塑性和適應性,這使得酶能夠很容易地操縱碳分子 。
DNA雙螺旋結構的4種堿基對片段
因此,硅基生命很難能在地球上生存 。硅比碳更為親氧,在相對較低的溫度下,它也會與氧氣發生劇烈反應 。這意味著硅鏈或硅烷無法在我們的大氣層中存在 。如果生物體直接將能量儲存為碳氫化合物,那碳基生命也無法生存,因為烷烴本身就很易燃(比如汽油和煤油) 。但碳基生物是將能量儲存為如糖、脂質、醇類以及其他具有非常不同化學性質的碳氫化合物 。
所有這些性質都可以解釋為:碳是擁有4個價電子的最小原子 。它的大小合適,可以形成各種化學鍵 。如果大自然缺乏這種原材料,生命是不可能產生的 。又由于地球上的碳很豐富,所以大自然就利用碳的特性開始構建生命,使得所有的地球生命都是碳基生命 。至于宇宙中是否存在諸如硅基生命這樣不同基質的生命,還需進一步研究才知道 。
地球上所有的生命都是碳基嗎?地球上都是碳基生命能說明兩點,一是活性生命物質都來自于同一樣的自然定體物質;二是所有生命都是同緣異性的生物 。目前發現的地球生物,全部是碳基生命,或許有些生命形式比較簡單,但仍是由蛋白或者核酸這樣的碳基生物大分子構成 。
地球生命十分多樣,天上地下、海底地底物種數量和種類十分驚人,有些生命能夠承受極端的環境,比如承受100來℃的高溫,在pH0.2的酸性水溶液中,在國際空間站的外表面,都曾發現有地球生命,說明地球生命的適應性也是很強的 。環境造就了生物,環境的多樣性也使得生物種類和形式多樣 。但至今似乎還沒有發現有那種生物不是碳基生命 。
地球生命的結構從簡單到復雜,有的僅有一團蛋白質構成,像朊病毒,有的僅有一團核酸,像某些RNA,生下的基本都是核酸大分子加蛋白質大分子構成生命的基礎 。生物生活的方式也多種多樣,有的生物可以利用海底火山的化學能,有的利用可見光進行光合作用合成,有的和其他生物構成共生的系統,互相攻擊對方所需的物質 。所有這些都是為了讓核酸的延續,即讓種群得以延續 。
有些科學家提出硅基生命等生命形態,那也是因為硅和碳都能形成穩定牢固的化學鍵,并且都可能形成空間結構復雜的大分子 。地球碳基生命中的碳,使得一個大分子的空間構象多種多樣,空間結構和其功能又有關系,例如蛋白質要想發揮作用,就需要經過細胞加工,添加甲基等改變空間構象 。
不管是植物、動物和真菌都是細胞的組織結構,是由諸多不同功能的細胞群體所構成起不同功能作用的細胞組織之生理現象,雖然,生物在生存模式和生態類型上各有不同,但他們都屬于同緣異型的生物,都是碳水化合物的化學成分 。由此可見,地球上所有的生命體,都是碳基生命的體現 。
眾所周知,地球都是碳基生物,那么世界上有沒有可能存在“鐵基生物”?目前為止,沒有“鐵基生物” 。
碳基生物是指以碳元素為有機物質基礎的生物 。在構成碳基生物的氨基酸中,連接氨基與羧基的是碳元素,所以稱作碳基生物 。目前地球上已知的所有生物都屬于碳基生物 。
【浙江范圍內的旅游景點 浙江以內的旅游景點】由于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,又由于碳原子只有兩個電子層,所以活潑性又比同族的硅、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,因此能夠形成復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,并為自然選擇提供可能 。