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生命真的离不开水吗?

发布时间: 2022-04-07 10:31:27 浏览:

说到合成生命,很多人都会想到经典科幻大片《第五元素》。尽管片中的风、火、水、土四大神石加上第五元素就能合成红发碧眼的美女,但科学研究已经证实这是不可能的。不过,水是生命基本化学反应不可或缺的物质倒说得没错。

一直以来,人们都相信,从低级细菌到高等人类,所有已知的生物的生活都要依赖于两种基本化学物质:碳和水。因为,所有生命基本化学反应都是在水中进行的,可以说,水是生命基本化学反应的摇篮。而且到目前为止,科学家还没有发现能和水具有相同作用的液体。

有科学家认为,地球生命对水的如此依赖属于巧合,生命在无水环境中也可能产生乍一听,其他星球上的生命也应该和地球上的生命类似的想法好像是合理的。人们很容易想当然地认为水、碳,甚至像蛋白质和DNA那样的具体分子才是维持生命存在的最佳物质选择。然而,新研究显示,生命在适宜的环境中也可能产生,即使那里的条件和地球上完全不同。

位于加州莫非特场的美国宇航局阿莫斯研究中心的行星科学家克里斯托弗·麦凯说:“我看,在水对生命来说是否必要的问题上,人们的看法还非常模糊。”

位于普尔曼的华盛顿州立大学天文生物学家德克·舒尔茨·马库治对这一说法表示同意。他认为地球生命对水的如此依赖属于巧合。

他说:“之所以地球上的生命学会了与水相处,是因为水是地球上真正储量丰富的唯一液体。我认为水身上并不存在什么神奇的东西。”在比较温暖的行星上,大量的硫酸可能也能发挥水那样的作用,或者说在比较凉爽的行星上,大量的甲醇、氨水,甚至甲烷的作用一点也不逊于水。

其他地方也有一些证据显示水并非生命的必需物质。像在乙烷这样的液态碳氢化合物中,一些重要的生物催化剂也能够发挥作用。

很多人指出水的所有属性并不都是专属于水的

加州大学伯克利分校的生化教授道格拉斯·克拉克说:“几十年前,人们的信条是:蛋白酶在非水环境中根本不能发挥任何作用。但是在一些条件下,蛋白酶在除水之外的其他液体中发挥出来的作用却非常积极,这让人吃惊。”

科学家曾经设想,金星上空的云层中也可能居住着靠硫酸生活的生物,建立在过氧化氢基础上的微生物应该生活在火星上面的土壤中。因为像氢氟化物、硫酸、氨水,甚至过氧化氢这样的少数几种液体都具有携载氢离子让它四处游动的能力,这些氢离子在细胞消化营养物质时发生的关键化学反应中可以起到催化剂作用,所有这些液体已被人们认为是为生命准备的物质。

克拉克教授也力图让蛋白酶生成可用于药物的复杂化学物质。他已经在一系列工业溶剂中对蛋白酶的性质做了测试,结果发现完全可以诱使一些蛋白酶在这些溶剂中工作,就像在水中那样。构成生命反应的物质也能适应无水的世界。

克拉克的蛋白酶仍旧还有一些水分子黏合在其上面,因此这些蛋白酶在化学反应中的作用并没有完全脱离水。不过,克拉克教授还要加入盐才能使它们很好地发挥作用。盐离子能够提供一个带电的化学环境,而这种环境则可以弥补近乎完全缺水的反应状态。

另外,一些研究还显示,蛋白酶可以很容易地适应水之外的液体环境而发挥作用。加州理工学院的一个研究小组就人工培育出了这样一种新形式的蛋白酶。

不能低估宇宙中的某个地方存在某种奇怪生命形式的可能性

一些人认为在任何地方发现的生命遗传都是相同的。而科罗拉多大学巨石城分校的生物化学家同时也是美国科学院天文生物学顾问的诺尔曼·佩斯却说:“你可以想像到生命遗传会存在细微的差别,生物选择是无情和有力的,最好的物种会脱颖而出。”

这就是研究人员所称的趋同现象:无论哪个地方的生命早期总会有很多种的生化构成共存,但是随着时间的推移,生命演化会选择那些最有效的生化构成,这会导致不同行星上的生命都会趋于一个数量有限的生命形式集合。

多数科学家认为,如果我们找到外星人,它们仍很可能是简单的微生物。当它们进化到像非洲食蚁兽或斑马这样的真正复杂生命形式时,它们和地球生命的相似点可能还会更多。我们仍旧不能低估宇宙中的某个地方存在某种奇怪生命形式的可能性。这种生命可能需要喝下很多貌似霜冻的氨水,也可能需要液体甲烷来滋润它们干裂的嘴唇。★

(卓一凡 推荐)

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