8. 生命在水中起源

全能的分子

所有的生命分子中，沒有一種像水這樣無所不在的。我們的細胞里70％是水。生命自水中開始。當我們的祖先離開大海，成為陸地上的居民，我們把水也一起帶走了。我們的細胞不但內部有很多水，而且幾乎浸泡在水中。大多數對生命至關重要的分子可以溶解于水中，并且在水中更容易運動。

水參與各種化學反應。由于有了不溶于水的細胞膜作為邊界，可以說細胞是因為水才具有了它們的形狀和剛性。水還提供了取之不盡的氫離子，這些氫離子在把太陽的能量轉換成化學能的過程中是必不可少的。

是什么讓水如此特別？最關鍵的是它的極性。水分子由一個氧原子與兩個氫原子共享兩個電子對而構成，我們可以想象成一個頭上戴著一對米老鼠耳飾的樣子。水分子其實看起來很普通。雖然分子整體呈電荷中性，但因為氧原子更容易拉攏帶負電的電子偏向它，所以氫原子“耳朵”略帶正電而氧原子“頭部”帶負電。由于大多數重要的生命分子也帶電，它們的結構便很容易在水分子電荷的作用下瓦解，溶于水并在水中發生化學反應。

此外，一個水分子的一只“耳朵”能夠與另一個水分子的“頭”結合成弱鍵，反之亦然。這樣就使水分子之間不斷地結合又分離，從而形成動態的、稍縱即逝的點陣結構。水的這種自我連接的屬性就是水總傾向于保持液態的原因；實際上，大多數和水分子量相當的其他物質，在同樣溫度下都是氣態。

對我們來說幸運的是，水擁有結冰時體積變大的特殊屬性。因為密度較小，冰就能浮在水面上，相當于防止我們的湖泊、河流和海洋進一步結冰的絕緣層。如果水像大多數天然材料一樣在凝固時密度上升，冰就會下沉，那水體將在寒冷的氣候中凍結起來，變得堅實，水中的生命便無法生存。