第十八章 矽基生命的困難(第1/3 頁)

矽基生命，很難存在。

矽基生命(silicon-based life)——是相對於碳基生命而言的，以矽骨架的生物分子所構成的生命。含有矽以及矽的化合物為主的物質。也可以是人造的，只與外界交換能量和資訊，不進行新陳代謝的。1891年德國儒略申納提出了這個概念。

“矽基生命”這一概念首次於19世紀被提出。1891年，波茨坦大學的天體物理學家儒略申納(Julius Sheiner)在他的一篇文章中就探討了以矽為基礎的生命存在的可能性，他大概是提及矽基生命的第一個人。這個概念被英國化學家詹姆斯·愛默生雷諾茲(James Emerson Reynolds)所接受，1893年，他在英國科學促進協會的一次演講中指出，矽化合物的熱穩定性使得以其為基礎的生命可以在高溫下生存。

三十年後，英國遺傳學家約翰·波頓·桑德森·霍爾丹(John burdon Sanderson haldane)提出，在一個行星的深處可能發現基於半融化狀態矽酸鹽的生命，而鐵元素的氧化作用則向它們提供能量。

矽由於在宇宙中分佈廣泛，且在元素週期表中位於碳的下方，與其同主族，所以和碳元素的許多基本性質相似。舉例而言，正如同碳能和四個氫原子化合形成甲烷(ch4)，矽也能同樣地形成矽烷(Sih4)，矽酸鹽是碳酸鹽的類似物，三氯矽烷(hSicl3)則是三氯甲烷(chcl3)的類似物，以此類推。而且，兩種元素都能組成長鏈，或聚合物，它們都能在其中與氧交替排列，最簡單的情形是，碳-氧鍊形成聚縮醛，它經常用於合成纖維，而用矽和氧搭成骨架則產生聚合矽酮（即矽氧烷）。所以乍看起來矽的確是一種作為碳替代物構成生命體的很有前途的元素，且有可能出現一些特異的生命形態就有可能以類似矽酮的物質構成。矽基動物很可能看起來象是些會活動的晶體，就如同迪金森和斯凱勒爾(dickinson and Schaller)所繪製的一張想象圖一樣——一隻徜徉在矽基植物叢中的矽基動物，這種生物體的結構件可能是被類似玻璃纖維的絲線串在一起，中間連線以張肌件以形成靈活、精巧甚至薄而且透明的結構。

然而，矽真的能不負眾望，成為生命的核心元素嗎？

對矽基生命的質疑

然而，隨著無機化學的發展，人們卻發現，矽的表現並不能合乎人們的期望。以有機化學為參考，依靠合成矽烷、矽氧烷等物質的衍生物對有機物的復刻，建立一個能望有機化學項背的矽氫化學體系的嘗試以失敗告終：

以矽烷及其衍生物作為分子骨架存在的問題

1、與很多人想的不同，矽的連線能力相當糟糕：不同於原子數可以很高的烴類，矽烷矽數只能到8且不穩定。

2、矽烷及其衍生物熱穩定性差。

3、與碳-氫、碳-碳鍵不同，矽-氫鍵和矽-矽鍵容易被各類質子溶劑完全破壞。這也就意味著常見的水，氨等溶劑都不能作為基於矽烷的矽基生命的載體。

以矽氧烷及其衍生物作為分子骨架存在的問題

1、矽氧烷及其衍生物容易縮合。這也就意味著矽氧烷難以形成類似於核苷酸，氨基酸那樣的單體。而是會形成難以進一步聚合的小型環狀分子或只具有簡單重複結構的龐大鏈狀分子。

2、矽氧烷衍生物沒有合適的取代基——如果以矽氧鏈本身作為取代基，會形成龐大的難溶且難熔的網狀固態分子；而如果像人類通常使用的鏈狀矽氧烷那樣，用有機基團作為高溫下的取代基，則複雜的取代基本身是不穩定的，只能形成十分簡單的取代基；有機基團作為低溫下的取代基，則具有複雜有機取代基的分子在自然環