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動作之旅

第十六章 磷基生命

動作之旅 加油您最棒 1846 2021-12-19 22:08:23

  磷基生命(phosphorus-based life)是一種以磷元素作為核心元素的生命。

  由于磷元素的綜合實力(成鍵多樣性,連接能力等方面)在主族元素中位列第三,僅次于碳和硼。因此磷基生命是非碳基生命的一種可能。

  磷烷,磷烷衍生物,已在宇宙中發(fā)現(xiàn)。磷烷磷數(shù)最大都已超過20。

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  磷基生命

  磷基生命是一種以磷元素作為核心元素的生命。

  本詞條不是介紹“用磷酸鏈接核酸的生命”。

  由于磷元素的綜合實力(成鍵多樣性,連接能力等方面)在主族元素中位列第三,僅次于碳和硼。因此磷基生命是非碳基生命的一種可能。

  磷的性質(zhì)

  在形成生命的潛力上,磷元素具備很多優(yōu)勢:在宇宙中,磷化氫是已經(jīng)被觀測到了的。人類已知的磷化氫種類足有100種左右。磷元素的連接能力在主族元素中排名靠前。磷元素作為配體在無機化學(xué)中也有著重要地位。而且,一些簡單的有機物也可以找到一個相應(yīng)的磷烷衍生物與之對應(yīng)。

  烴(衍生物)

  CH4

  CH3OH

  HCHO

  HCOOH

  CO(OH)2

  磷烷(衍生物)

  PH3

  OPH3

  H2P(O)OH

  HPO(OH)2

  PO(OH)3

  烴(衍生物)

  CH3COOH

  CH3COCH3

  (CH3)3COH

  H2C=CH2

  C6H6

  磷烷(衍生物)

  H2PP(O)(OH)2

  (H2P)2PO(OH)

  PO(PH2)3

  PH=PH

  P6

  收起

  相比其他第三周期和第五主族元素

  盡管網(wǎng)絡(luò)上隨處可見所謂的“硅基生命”“硫基生命”甚至是“氮基生命”,而被他們夾雜中間的磷則很少被提到。然而,相信硅,硫甚至氮卻無視磷的人無疑是缺乏化學(xué)知識的。因為不管是第三周期,還是第五主族,磷都才是最有潛力成為生命骨架的核心元素的元素。

  從第三周期來看——鋁雖然繼承了硼元素的缺電子性,卻難以形成類似硼烷及其衍生物那樣的種類繁多,結(jié)構(gòu)復(fù)雜,性質(zhì)穩(wěn)定的硼原子簇那樣的鋁原子簇;硅雖然繼承了碳元素的四價鍵,連接能力卻異常糟糕:硅烷硅數(shù)最大不超過8,即使是更加穩(wěn)定的全氟代硅烷也不超過14,而且,硅硅鍵的化學(xué)性質(zhì)也遠不如碳碳鍵穩(wěn)定,容易被各類質(zhì)子溶劑完全破壞;硫雖然有著強大的連接能力,但在形成長鏈時卻無法形成支鏈,導(dǎo)致硫骨架難以形成結(jié)構(gòu)復(fù)雜的分子。而從第五主族看,氮元素連接能力甚至還遠遠不如硅——其氫化物甚至不足10種(僅有NH3,N2H4,N3H5,N4H6,N2H2,N3H3,N4H4和HN3),而且它們的穩(wěn)定性也十分糟糕;砷元素的氫化物也十分有限,穩(wěn)定性也不強。而這些元素的氫化物體系顯然都是不能承擔(dān)起作為生命的核心元素的重任的。

  相關(guān)質(zhì)疑

  盡管磷已經(jīng)是第三有希望成為生命核心元素的主族元素,磷基生命仍然面臨著問題:

  磷氫化物種類繁多,但大都沒能成功分離。

  磷氫化物不具有像碳烴和硼烷那樣的穩(wěn)定性不受原子數(shù)制約的性質(zhì),復(fù)雜磷氫化物穩(wěn)定性較差。

  磷氫化物化學(xué)性質(zhì)不像碳烴和硼烷那樣穩(wěn)定。

  磷元素的成鍵多樣性和連接能力不如碳和硼。

  綜上,磷基生命出現(xiàn)的可能性仍然很低。

  相關(guān)猜測

  鑒于磷和碳一樣是不缺電子的,磷基生命的遺傳物質(zhì)核心部分可能會是類似地球碳基生命堿基的磷烷衍生物。磷基生命的“蛋白質(zhì)”的基本組成單元也許也會是與氨基酸類似的磷烷衍生物。

  磷基生命如果和地球碳基生命一樣屬于“水基生命”(以水為溶劑),那么他們的代謝產(chǎn)物將可能是磷酸(H3PO4);而如果它們是“氟化氫基生命”(以氟化氫為溶劑),代謝產(chǎn)物或許會是六氟合磷酸(HPF6)。

  磷基生命是一種磷元素當(dāng)做核心元素的生物,而磷在所有元素中排名比較靠前,所以被認(rèn)為磷基生命也有很大存在可能,但也存在巨大問題,比如磷氫化物雖然種類多,但大多都沒辦法真正的進行分離,而且在多樣性和鏈接能力方面,比起碳烴和硼烷也有一些差距,下面跟著探秘志看看吧!

  磷基生命存在嗎?

  磷元素是具有很多潛力的,比如在宇宙中磷化氫是成功被檢測到的,目前人們知道的磷化氫種類也是相當(dāng)豐富的。而磷元素也有著比較好的連接能力,在無機化學(xué)中的地位也比較靠前,某些簡單的有機物似乎和磷基生命有一定的關(guān)系。

  在網(wǎng)絡(luò)上對于硅基生命、硫基生命或者是純能量生命說法還是挺多的,但是磷被提起的概率是比較小的,實際上磷元素是比較有潛力構(gòu)成生命的。

  磷基生命的質(zhì)疑

  雖然磷基生命的可能性是很大的,但是實際上問題也是比較突出的,比如磷氫化物雖然種類很多,但是很多都沒辦法真正的進行分離。而且磷氫化物化學(xué)性質(zhì)確實是比不了碳烴和硼烷的,在多樣性和鏈接能力方面也有一些差距。

  磷和碳都是不缺少電子的,磷基生命的遺傳物質(zhì)核心部分也是值得研究的,而其中蛋白質(zhì)的組成可能和氨基酸類似。假如這種生命和地球上的碳基生命一樣,主要的溶劑是水,那么在代謝中可以會產(chǎn)生磷酸。

  在很多環(huán)境當(dāng)中,磷酸鹽與份子是可以成功結(jié)合的,最終形成了不溶性的化合物,這讓一些植物和其他的微生物都不能更好利用,最終被微生物同化掉了,或者是被其他的生物利用了,總之還是有很多復(fù)雜的問題沒有受到解答的。

  雖然有很多人信誓旦旦的說磷基生命確實是存在的,但是目前還沒有發(fā)現(xiàn)這種生命體存在的證據(jù),科學(xué)研究還是緩慢的進步延續(xù)。

  

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