地球上几乎所有的生命物种都是碳基生物,所谓碳基生物,就是以碳元素为基础的生命体,这是由于碳原子有四个自由电子,其电子失去的能力(还原性)和得到电子的能力(氧化性)相当,所以能够形成复杂多样的高分子有机物(比如DNA分子).。那些外层电子太多或太少的元素往往无法形成复杂的分子,所以难以构成生命所需物质的基础。
目前地球上已知的生物都为碳基生物,包括人类在内,其生命体的构成都是以碳和水为基础的。但是在宇宙中,科学家认为可能还存在着碳基生物之外的生命类型,主要包括硅基生物、氨基生物、硫基生物等,本文主要讲一讲被认为很可能存在的氨基生物。
氨基生物最早提出在1954年,提出者是英国科学家霍尔丹,他在一次讨论生命起源的座谈会上提出这样一种观点,就是被我们人类这种生命形态利用的水这种溶剂,在某些生命形态下可以由液态氨来代替,所以宇宙中很可能存在氨基生物。
霍尔丹之所以提出这种观点,是因为水的一些特性和氨是类似的,比如以水为基础可以形成甲醇,而以氨为基础则可以形成甲胺,甲醇和甲胺这两种化合物正是类似物。同水相比,液态氨有许多显著的化学相似性,在溶解方面和水一样好甚至更强,它溶解许多金属元素的能力超好,包括钠、镁、铝等碱金属,可以直接溶解,碘、硫、硒、磷在液态氨中也有一定的溶解度,以上各种元素在生命化学方面都具有重要作用,共同铺就了通往生命早期演化的道路。
所以霍尔丹认为,以氨为基础建立其一系列复杂化合物的对应体系是有可能的,比如蛋白质和核酸的对应物质就存在,那么利用这个体系,以氨为基础的整套有机化合物、肽,就能够在氨基体系下存在。
更让人惊奇的是,这些作为普通氨基酸替代物的氨基分子能够聚合形成多肽,多肽能够同从地球生命形态中找到的对应物一致,这些都说明,以氨基分子为基础形成生命体或是可行的。
霍尔丹的这个假说提出后得到了很多科学家的认同,英国天文学家V阿克塞尔弗瑟夫还将其进一步发展,他认为气态巨行星的环境很适合产生氨基生命,比如木星、土星、天王星、海王星,这些星球都有形成氨的条件以及供氨基生物质存在的环境,氨基生物很可能在这些星球的大气层之下发展进化。
那么为什么氨基生命不能在地球上形成,却有可能在气态巨行星上形成呢?这是因为液态氨的沸点在一个大气压下是零下34摄氏度,凝固点在一个大气压下是零下75摄氏度,所以液态温区的范围仅仅有41摄氏度,还不到水的100摄氏度液态温区的一半,但是同样和水的性质一样的是,星球表面的大气压提高后将增加液态氨的温区,比如在60个大气压下,液态氨的沸点变成98摄氏度,液态温区也扩大到175摄氏度,所以氨基生命体可能需要在温度比较低或者有高气压的世界里生存,不过这样的世界并不少,太阳系的四个气态巨行星基本上都有复合的条件,说不定金星上也可以。所以在四大气态巨行星的大气层深处,或者在金星的表面上,谁能说那里一定没有氨基生命的存在呢?