為什麼組成生命的元素是碳？其他形式為什麼不可以？有什麼缺點和優勢？

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我們先看看碳基的物質都有什麼特點：

1，複雜多樣。由於碳原子有四個自由電子，其電子失去的能力（還原性）和得到電子的能力（氧化性）相當，所以能夠形成複雜多樣的高分子有機物（比如DNA分子），為生命的形成提供物質基礎，並為自然選擇提供可能。而外層電子如果太多，比如氧原子，很有可能氧化性太強，或者惰性太強（如惰性元素）；而外層電子太少，或者太活躍的話，比如金屬，又主要呈現還原性，也無法形成複雜的分子。但是另外一個有4個外層電子的非金屬元素，硅，能不能稱為生命的基石呢？繼續往下看。

2，化學反應的速度。生命的任何特徵，如新陳代謝，繁殖和對環境刺激的反應都需要依靠化學反應來完成。拿對環境刺激的反應為例，從獵豹的飛速追逐獵物，到變色龍刷刷的改變體表顏色，從眼睛遇到強光時的瞳孔收縮，到植物的向光性，都是生物趨利避害的本能。而這些反應實際上都是由生物體內化學反應來支撐。這些化學反應的速度很大程度上決定了生物反應的速度，而碳基分子的活性則保證了這些化學反應能夠及時地進行，以應對地球上環境可能出現的改變。

3，關於硅基生命。上文提到了硅元素，能否作為生命的基石。其實很早就有科幻作家設想過硅基生物。迪金森和斯凱勒爾(Dickinson and Schaller)想像的硅基生物是這樣的：

　　」這是一隻徜徉在硅基植物叢中的硅基動物，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，中間連接以張肌件以形成靈活、精巧甚至薄而且透明的結構."

　　"看上去這些結晶體似的生物非常漂亮，如果它們可以在常溫下生存的話，大概許多地球人都願意在家裡養幾隻作為裝飾，養這種寵物的一個明顯好處是不會傳播細菌和寄生蟲，因為作為碳基生命的細菌和寄生蟲對這種完全不同的生命是無能為力的。"

但硅基生命的存在的可能性卻受到許多缺陷的威脅。一個很大的缺陷就是硅同氧的結合力非常強。當碳在地球生物的呼吸過程中被氧化時，會形成二氧化碳氣體，這很容易排出體外；但是，硅的氧化會形成固體，就是玻璃或者沙子，處置這樣的固體物質會給硅基生命的呼吸過程帶來很大挑戰。你不會想要你的寵物每呼吸一下就朝你含沙射影吧。

除非是在個星球上的溫度高到能夠使二氧化硅液態甚至是氣態的時候才有可能像地球生物一樣呼吸。但同時溫度又不能過高，因為硅-氧鍵可以承受大約600K的溫度，而硅-鋁鍵能承受將近900K的溫度，所以耐高溫的性能要好，而且同樣是由於相對穩定，在高溫下活性更好。對於硅基生命來說，200度甚至到400度才能讓它們感到舒適，而在我們覺得舒適的室溫下它們很可能會被凍死，這就是我在前面提到飼養硅基寵物的時候，特意提到「如果它們可以在常溫下生存」這句的緣故。

最後，即便是存在硅基生物的話，由於硅化合物的化學反應速度比碳化合物慢很多，因此硅基生物的動作也要比地球上的生物慢很多，其壽命也會不知道比人類長出多少倍。因此假設存在硅基生物甚至是硅人，他的時間觀念一定和我們不一樣，或許硅人一個轉身就需要幾個月甚至幾年，因此我們觀測到他們的時候，在我們眼裡他們是靜態的，而在他們眼裡人類的壽命卻只有「彈指一揮間」。因此如果你是個硅人的話（有點像罵人），當你點開這篇文章到讀到這裡的時候，人類可能都已經滅絕了。

第一樓的回答是建立在碳基生命已有的基礎之上的，去闡述了碳基的好處的特性，這個問題以人類目前的認知是不會有讓人信服的答案的。

碳是一種非常非常神奇的元素，化學研究大致可以分為有機化學和無機化學，有機化學研究就是建立在碳基礎上，無機化學研究的東西——可以說就是其餘的東西加一些相對簡單的含碳分子。

化學性質決定了以碳為基礎，可以出現的組合無窮無盡，形成高度複雜的分子，實現各種功能。我一直是研究無機的，無機材料那些物質，在各種有機材料面前，複雜度簡直就像是一歲小孩的信手塗鴉和一個文學大師寫的作品之間的區別。

至於科幻文學裡廣為流傳的硅基生命。硅確實也是一種很神奇的元素，在無機化學的研究里非常有用，對於材料的功能，光電性能等等都有很大作用。然而在作為和碳同一族的元素，還是無法形成複雜的大分子。化學性質和碳類似，卻比不過碳。

科幻文學裡還犯了一個錯誤，非碳基生命，一定是拿某個元素取代了碳的位置，事實上碳作為宇宙間含量豐富的一種元素，恐怕很難被取代，在早期生命的行程中，別的元素如何競爭過碳？如果真有，那麼該種生命一定不是以現在的形式存在的，比如全電子化的生命，那倒有可能建立在半導體材料的基礎上，類似變形金剛吧。

我覺得人類對生命和智慧的認知還是存在局限性。

比如是否只有碳基有機物才是生命體？在漫長的無機物物質歷史中是不是也存在生命的形式，而這些無機物由於時間尺度的限制無法和有機的生命交互溝通。大多數的無機物化和的存在周期本身很長，他們有無可能表現出讓有機物無法察覺的生命跡象。甚至可以放大到星球至星系的尺度，可不可以認為一個星體本身都可以被認為是生命體，他們有能量，有演化，有生存，有消亡。

我們無法想像其他生命的存在方式，那些基於地球生物的角度給出的判斷是狹隘的，其實現在我們連自己是什麼都不知道。

我認為人們以前一直認為的生命必須是由碳元素和氧元素構成，是不對的，至少是不全面的，在我們地球上為了適應我們地球的環境，生命可以是碳元素與氧元素構成。可是在別的地方，我認為為了適應那裡的環境，生命的構成可以是其他的形式，當然在發現那些生命形式之前，我們目前所認識的都沒有錯誤

前一段時間有人在Science上報道了砷基生命，說是某生活在極端環境下的微生物的DNA含有砷而不是磷。報道一出，就受到廣泛質疑，認為其data不可靠。

賽博坦星人表示不服(? ??_??)?