快好知 kuaihz订阅看过栏目

 

硼基生命是一种碳基生命以外的生命形态。

硼烷及其衍生物种类众多(甚至超过硅烷,拥有一个综合实力与碳相当的氢化物体系),且稳定性可观,因此有人认为硼可能像碳一样构成生命体。

人类尚未发现硼基生命,硼基生命尚只在理论上和科幻小说中存在。

提出背景

由于硼是唯一和碳一样具有可以无限延伸自身的能力(连接能力仅略弱于碳),同时氢化物稳定性不受原子数目制约的元素;并拥有比碳更高的成键多样性,因此有人认为可能存在以硼为核心元素的硼基生命。

值得注意的是,硼的成键方式完全不同于碳: 硼的缺电子性导致其常形成多中心键,因此部分硼烷反应也与有机反应相当不同。因此硼基生命可能完全不同于碳基生命。

对硼基生命的猜测

有人认为,硼基生命可能生活在 以氟化氢为溶剂的海洋中。星球表面温度比地球更低。

戊硼烷,己硼烷与大气中的三氟化硼反应后生成硼烷基氟化硼,再与海洋中的水反应生成类似羧酸的硼烷基硼酸,再和铵反应生成 类似于氨基酸的 有机胺或氨的氮配合的硼烷基硼酸(HRN)BHB(OH)。其中 RNH-B相当于氨基酸中的 氨基NH-C, -B(OH)则相当于 羧基-COOH。通过脱水和重分配,可产生 类似于蛋白质,以对应 肽键-CO-NH-C的 -B(-NHR-B)为连接中心的 多聚物:

B-B(OH)+ 2RNH-B → B-B(-NHR-B)+ 2HO

杂硼烷形成后与有机胺,氨和有机磷发生 配合反应和取代反应使杂硼烷官能团化,而其中RNH-B和磷酸发生酰基化作用产生的 PONH结构则 对应我们地球碳基生命的 磷酸酯:

2RNH-B + HOPO(OH)→ HOPO(-NHR-B)+ 2HO

癸硼烷、戊硼烷和己硼烷等硼烷和乙炔和乙烯等不饱和烃和氰化氢等物质发生芳构化作用,产生的稳定的基于二十面体结构的碳硼烷和碳氮硼烷。则相当于地球碳基生命中的嘌呤和嘧啶等杂环化合物,作为硼基生命的遗传信息的载体的核心部分。

氧气的氧化性对硼基生命来说过于剧烈, 氧化性更温和的硫则更适合硼基生命—— 硫单质(S)和多硫化物(S,R-S-R)起着氧的作用,裂解B-H键产生B-SH和B-S-B基团并放出能量,这些能量在硼基生命形成的过程中为相关反应供能,硼基生命形成之后可用于硼基生命的生命活动。在经过复杂的代谢活动后, 以挥发性小分子三氟化硼(BF)作为代谢产物排出,硫元素被还原后生成的 硫化氢(HS)或有机硫烷(RSH)则 通过植物 光合作用再变回多硫化物或硫单质 完成一次循环:

呼吸作用:

储能物质 —[S],HF,酶→ BF + HS(或RSH)

光合作用:

H S(或RSH) —hν,酶→ [H] + S 2 (或R-S -R、S)

BF + [H] —酶→ 储能物质 + HF

对硼基生命的担忧

由于 硼元素 在宇宙中丰度比碳低6个数量级,作为介质的氟化氢中的 氟丰度也远低于氧氮。硼元素和氟元素丰度足够且处于硼基生命宜居带的星球的形成难度较大。

事实上,著名科幻、科普作家阿西莫夫在文章《并非我们所认识的》中总结的六类生命体不包含硼基生命也正是由于他认为宇宙中硼丰度过低。

不过也有人指出,在宇宙射线强的地方,例如中子星附近,可以实现硼元素的富集,而硼基生命就可能在这样的地方出现。

除了受元素丰度限制外, 功能相似时,硼烷衍生物结构比烃衍生物复杂,有人认为这也不利于硼基生命形成。

投稿
非常不爽,删了吧! 相关词条:其他 碳基生命 取代反应 遗传信息