淘客熙熙

主题:碳元素, 水与生命 -- ton

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但是,妖道还是有些不同的观点,在这里提出来,欢迎讨论指正.

首先,让我们来讨论一下生命存在的方式。生命存在的最根本的特征有两个,自我复制和新陈代谢。根据耗散理论,在远离平衡点的条件下,某些外界物质不稳定分布存在的情况下,输入能量,可以将这些能量用来转化物质的外在分布的方式,从而形成高级有序的结构。这些高级有序的结构,在一定的情况下,可能形成自我复制的结构,并利用外在的能量进行新陈代谢。

换句话说,就是生命的存在只能在相对温和的条件下,因为这样的存在条件使得所有的化学反应远离平衡点,同时,外在的能量输入的情况下才能够相对于物质本来存在的能量有一个或者几个数量级的差异。这样的差异水平才能保证这些能量可以在不破坏物质的前提下,转换成影响物质排列方式,并形成高级有序结构的结构。并在物质重排中进行新陈代谢。

对于碳基生命,因为碳基键的键能在几个到十几个千焦的水平上,使得在一个到几个大气压的条件下,这种键的存在是非常稳定的。才有可能使碳水化合物有分子量达到几千到几万的水平(因为这种条件下,外界能量超过几个千焦的可能性比较小)。至于分子量达到百万或千万, 所含的原子数目达数十万或百万,就不是单个分子自己能够做到的事情了,(因为此时外界的流体剪切力对于大分子可以轻易达到十几个千焦的水平)。而只能以聚合体的形式存在,或者在极端的条件下,才能够维持住。(比如说我们的DNA,即使最短的23号染色体,在溶液的状态下,如果没有蛋白质组成高级结构维持住,是绝对不会存在的。DNA在没有外在蛋白存在的条件下不会超过20k,也就说分子量不会超过一百万,这还是在完全静止的液体中)。蛋白质倒是可以足够的大。但是越大的分子在自我复制的时候,出错的可能性也就越大。所以在一个维持低复制错误的体系中(这也是生命的又一个重要的特征),单个分子的最大长度或分子量是有限度的。

由此可以知道,大分子的出现,是生命的必要条件,但是这些所谓的大分子,所在的尺度要比现在的生物大分子小得多。

那么究竟有没有可能出现以其它元素为核心出现生命的可能性呢?我觉得ton已经说得够明白的了,没有必要在这里画蛇添足了。只是要补充一点,以键能的匹配来看,也是同样的结果。但是,这一切都是在我们目前所存在的宇宙部分分析所得出的结果。至于极端,如黑洞存在情况下的物理定律和耗散规则,我们并不知道,也许,在那种情况下会有另外形式的生命存在。唯一值得高兴的是,我们肯定是不会有机会见识了。


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