氨基生命

跨越地平线

　这是一幅非常有趣的漫画，一艘飞碟坠毁在某星球的荒漠中，一个外星人在荒漠中艰难跋涉后扑倒在地，嘴因干渴而大张着，下面注解的文字是他在焦渴中的呼喊：

　　“氨！氨！”


　　看来，这是一种需要依靠喝氨来生存的外星人，正如同我们人类需要靠喝水来生存一样。

　　1954年，同样是本文前面提到过的那位英国科学家霍尔丹，在一次座谈会上讨论生命起源时，提出被我们人类这种生命形态利用的水这种溶剂，在某些生命形态下可以由液态氨来代替。他提出的理由之一是水的一些特性和氨是类似的，比如，以水为基础可以形成甲醇(CH3OH)，而以氨为基础可以形成甲胺(CH3NH2)，甲醇和甲胺这两种化合物正是类似物。霍尔丹由此从理论上提出，有可能以氨为基础建立其一系列复杂化合物的对应体系，比如蛋白质和核酸的对应物质，利用这个体系，整套有机化合物、肽，能够在氨基体系下同样存在。这些作为普通氨基酸替代物的氨基分子能够聚合形成多肽，这些以氨为基础的多肽能够同从地球生命形态中找到的对应物一致。

　　这个假说得到了英国天文学家V．阿克塞尔．弗瑟夫(V. Axel Firsoff)的进一步发展，他特别考虑到那些含氨丰富的世界，比如太阳系内(现在还应该包括我们这十几年在太阳系外发现的)那些气态的巨行星和它们的卫星，认为这种生命在那里的发展和进化将是一个非常有趣的课题。

　　同水相比，液态氨的确有许多显著的化学相似性。利用含氨的的溶解而不是水的溶解，可以同样提供整个有机和非有机化学反应，液态氨在溶解方面和水一样好甚至更强。同水比，它溶解许多金属元素的能力超好，包括钠、镁、铝等碱金属，可以直接溶解；此外，一些其他的元素比如碘、硫、硒、磷都在液态氨中有一定的溶解度，并几乎不怎么同液态氨发生反应。以上各种元素在生命化学方面都具有重要作用，而且铺就通往生命早期演化的道路。

　　液态氨的沸点在一个大气压下是零下34摄氏度，所以这样的生命可能需要在温度比较低的世界里生存，这样的世界并不少，所以这并不是其缺点。但有人认为真正的缺点是液态氨保持液体形态的温区太小，由于凝固点在一个大气压下是零下75摄氏度，所以液态温区的范围仅仅有41摄氏度，还不到水的100摄氏度液态温区的一半。不过，如同水一样，星球表面的大气压提高后将增加液态温区，比如在60个大气压下(这比木星和金星的地表气压低好多)，液态氨的沸点变成98摄氏度而不再是-34度，液态温区也扩大到175摄氏度。氨基生命完全可能是在高压下生存的生命。





　　氨的介电常数大约是水的1/4，使得它的绝缘性能不算好，而另一方面，氨的熔解热更高一些，所以在熔点/凝固点更不容易冻结(凝固)。氨的比热容相当高，比水还高一些，粘滞性则更低。对液态氨酸碱化学反应的研究显示，其细节同水系统一样的丰富。在许多方面，液态氨作为生命承载物绝对不比水差。

　　不过，尽管有许多相似性，液态氨系统中碳氨化合物生命的发展路线仍将和我们的水系统中碳水化合物生命有着很大的差异。作为一种承载生命发展的溶剂，不论是液态氨还是水都需要把生命需要的物质溶解形成阳离子和阴离子，从而让酸碱反应得以进行，但同一种物质在液态氨系统和水系统中的酸碱性很可能会是完全不同的。比如，水同液态氨作用会产生NH+离子，并显示出强酸性，结果我们这类生命所依赖的中性的水到氨基生命那里就变成了致命的毒药。对于氨基生命的外星人来说，我们地球一定是个可怕的星球，有着巨大的热酸海洋，还经常下起滚烫的酸雨，他们大概不会对地球感兴趣，不会和地球人发动星际战争争夺地球资源，这样的地狱一样的星球对他们来说还是远离为好。

　　所以，我们要明白水和液态氨并不等同，它们仅仅类似而已。两个体系内的许多生命化学特征必定会出现不少差异。例如，莫尔顿(Molton)提出，氨基生命形态可能会使用铯和铷的氯化物来调整细胞膜的电势，同地球生命使用的钾盐和钠盐相比，这些盐在液态氨里面的可溶性更好。看来，铯和铷的氯化物在氨基生命的外星人那里恐怕会是美味的调料，就如同我们人类用氯化钠作为食盐当调料一样。但铯和铷的丰度远不如钾和钠，那里的人们是否会为了美味的调料发动战争呢？这应该是有趣的话题。






　　不过，氨基生命的出现也遇到一些疑难之处。尽管氨的熔解热比水高，但汽化热却只有水的一半，表面张力只有水的1/3。这都是和生命有关的性质，汽化热同比热容一同决定了一种溶剂在调节生物体内温度的能力，水是两者都高，从而对生命有利；表面张力则是液体在表面和表面以下的分子聚合力不平衡的表现，水的表面张力相当高，氨分子之间的氢键要比水之间的弱很多，从而液态氨通过憎水效应(疏水效应)聚集极性分子的能力要低得多。生命演化早期需要把大量的有机分子聚合到一起，直到出现能够自我复制的早期生命，水在这方面是胜任的，但液态氨的能力则让人怀疑。

夜空

不错，长见识了

b777200

以水为生的生命，需要氧气。以氨为生的生命，大概需要氮气吧！