为什么地球走上了碳基生命的演化道路，而不选择硅基生命？
2021 10/19 16:31
追剧场的小青年 企鹅号
我们都知道，地球是一颗物种丰富的生命星球，除了智慧生命人类之外，还有数百万种各式各样的生物。不管是简单的微生物还是复杂的动物以及更高级的人类，它们从本质上来讲并没有什么区别，都是由25种元素构成的生命形态。
于是不少人们产生了这样一个疑问：为什么地球会走上碳基生命的道路，而不是选择硅基生命？理论上来讲，硅是比碳更稳定的一种元素，而且硅对环境的适应能力更强，可以在更恶劣的环境下生存。
要解开这个谜团，我们先来看下碳基生命的组成，我们以人类的细胞为例，96%的元素是氧，碳占到了18%，其次是氢10%，氮3%，剩余的则是一些微量元素，包括钙，磷，铁等，总共是25种元素。
人类如此，其他的地球生物也是一样，组成细胞的元素比例都差不多。看到这里，细心的朋友会发现一个问题：在生物的细胞里，占比最多的是氧，为什么我们不称之为氧基生命？其实原因并不复杂，地球生物的细胞中，大部分的氧元素无法以单质的形式存在，而是以氢氧元素组成的水存在。
可是水在稳定细胞结构和功能方面的作用是远远低于碳这种元素，所以我们称地球生命为碳基生命而不是氧基生命。既然地球能够走上碳基生命的演化之路，那么理论上来讲硅基生命应该也可以存在，可为什么地球在40亿年前不选择这条路呢？
如果是从宏观的角度来研究，我们很难去解开背后的谜团。可是当人类走进了微观世界之后，我们逐渐发现了事物背后的本质，宏观的背后是微观，微观组成了宏观，影响着宏观的外在表现。
相信很多朋友都知道，组成分子的结构是原子，而原子之间要互相影响需要一种特殊的化学键，我们可以称之为钩子。每一种原子都有数量不等的化学健，也就是钩子，这些钩子可以互相勾连，形成分子。
拥有化学健数量越多的原子，那么就可以连接更多的原子，从而组成更复杂的分子。氢原子只有一个化学健，只能连接一个原子，而氧原子有两个化学键，可以连接两个原子。相对来说，碳原子就比较厉害了，它有四个化学健，可以连接四个原子，组成更复杂的分子，这也是诞生有机化合物的基础。
碳原子互相连接形成的分子我们称之为有机分子，有机分子非常稳定，原因就是碳原子的四个分学健是一种非常完美稳定的结构，能够构筑成更稳定，更丰富的碳分子，从而形成一个碳基世界。
可能有朋友会说了，碳元素有四个化学健并不算什么，比它重的元素拥有更多的化学健，那不是可以形成更稳定，更复杂的结构，诞生更好的生命吗？其实在微观世界里，原子的钩子并不是越多越好，越多的钩子的确可以连接更多的原子，但是这里有一个致命的缺陷，那就是稳定性会变得非常差。
而生命的诞生是以非常稳定分子结构为基础的，如果原子连接形成的分子没有稳定的结构，那么生命就不可能出现。能够兼顾稳定性和复杂性的元素最优的自然是碳原子，它本身的活性非常好，四个化学健连接四个原子形成的有机分子非常稳定，并且也具备了复杂的特点。
高活性的碳原子具备了稳定的特性，奠定了生命的选择道路。那么硅这种元素相比碳元素如何呢？从形态结构和化学性质上来看，硅元素和碳元素是非常相似的，硅元素同样也有四个化学健，可以连接四个原子，只不过碳与氧形成的是二氧化碳，而硅与氧形成的是二氧化硅。
二氧化硅是玻璃的主要成分，是一种坚硬的固体，如果硅基生命存在，那么它的呼吸系统等肯定与碳基生命有着巨大的差异，二者完全是不同性质的两种生命形态。
那么硅基生命有可能存在吗？既然硅元素与碳元素非常相似，同样具备更稳定的化学性质，那么理论上来讲，硅基生命也是有可能存在的，只不过到目前为止，我们还没有在宇宙中发现任何的地外生命，自然也不知道外星生命是什么样的生命形态，是碳基生命还是碳基生命。
从稳定上来讲，硅元素还要胜于碳元素，这是它的一个巨大优点，可是硅元素同样也有弱点，那就是在水中无法保持稳定性。这一点跟碳元素正好相反，碳元素与水有着很好的融合性，而且碳基生命还离不开水，所以科学家在寻找地外生命的时候，表面是否存在液态水是一个重要的参考标准。
当然，如果外星生命是硅基生命，那需要的环境就完全不同了，地球这样的生态环境，硅基生命是无法生存的，反而是金星那样高温高压的炼狱世界，更适合硅基生命的生存。
而在宇宙之中，高温高压的恶劣星球占据着主导地位，数量是非常惊人的，反而是像地球这样的美丽蓝色富水生态星球是比较稀有的。如果宇宙中没有硅基生命，只有碳基生命，那么宇宙中的生命星球数量必然也非常稀有，而智慧生命的数量也就更加稀有了。
如果宇宙中存在硅基生命，那么可以生存的星球数量就会非常多，因为越是地狱般的恶劣星球，反而是硅基生命的天堂。科幻电影《变形金刚》中的汽车人就是硅基生命，它们可以在各种恶劣的环境下生存，更能够适用于宇宙复杂的环境。
相对来说，硅基生命是非常脆弱的，对环境的要求也非常高，只要生态环境发生重大变化，碳基生命就有可能迎来灭绝的风险。而走向宇宙之后，碳基生命的适应能力也是非常差的，需要强大的保护装备才能够在宇宙中生存。
当然，硅基生命目前还只是理论上的存在，现实的宇宙是否存在，还需要我们不断地探索发现。只有真正走出太阳系，走向星系，我们才能够接触到更广阔的宇宙世界，接触到其他的行星系统，或许在我们不了解的宇宙深处，正有类似于汽车人这样的硅基文明飞速发展着。
（来源：腾讯网，见https://new.qq.com/omn/20211019/20211019A07TSI00.html）