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第17章 磷基生命

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  • 1846字
  • 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,已在宇宙中發現。磷烷磷數最大都已超過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

在形成生命的潛力上,磷元素具備很多優勢:在宇宙中,磷化氫是已經被觀測到了的。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的磷烷衍生物與之對應。

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

盡管網絡上隨處可見所謂的“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,結構復雜,性質穩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:硅烷硅數最大不超過8,即使是更加穩定的全氟代硅烷也不超過14,而且,硅硅鍵的化學性質也遠不如碳碳鍵穩定,容易被各類質子溶劑完全破壞;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,導致硫骨架難以形成結構復雜的分子。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),而且它們的穩定性也十分糟糕;砷元素的氫化物也十分有限,穩定性也不強。而這些元素的氫化物體系顯然都是不能承擔起作為生命的核心元素的重任的。

相關質疑

盡管磷已經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定性不受原子數制約的性質,復雜磷氫化物穩定性較差。

磷氫化物化學性質不像碳烴和硼烷那樣穩定。

磷元素的成鍵多樣性和連接能力不如碳和硼。

綜上,磷基生命出現的可能性仍然很低。

相關猜測

鑒于磷和碳一樣是不缺電子的,磷基生命的遺傳物質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”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),代謝產物或許會是六氟合磷酸(HPF6)。

磷基生命是一種磷元素當做核心元素的生物,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豐富的。而磷元素也有著比較好的連接能力,在無機化學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系。

在網絡上對于硅基生命、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成生命的。

磷基生命的質疑

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。而且磷氫化物化學性質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核心部分也是值得研究的,而其中蛋白質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生磷酸。

在很多環境當中,磷酸鹽與份子是可以成功結合的,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,但是目前還沒有發現這種生命體存在的證據,科學研究還是緩慢的進步延續。

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