“大家好,我是max生命實驗室的趙老師,今天為大家講硼基生命。”
“硼基生命(boron-based life),是一種碳基生命以外的生命形態。
從化學角度看,硼具有很多優點:
<1>硼擁有比矽更小的原子半徑和遠比矽強的連線能力,僅略弱於碳。
<2>硼是唯一和碳一樣具有無限延伸自身的能力。硼還具有比碳更豐富的成鍵多樣性。
<3>硼的氫化物體系的穩定性不受原子數目制約,綜合能力和碳相當。
<4>硼烷及其衍生物種類眾多,且穩定性可觀。硼烷的穩定性為硼基生命提供可能,複雜性為硼基生命提供了保障。還有類似雜環化合物的雜硼烷。有人據此猜測,硼也可能作為生命骨架。
同時,也有人指出,如果某片星際塵埃透過機緣巧合受到了大量宇宙射線的照射,或中子星附近(也算宇宙射線強的地方),硼元素的富集也是可以實現的(宇宙中硼元素主要是由宇宙射線與碳、氧作用發生散裂反應得到)。硼基生命就可能在這樣的地方出現。
有人猜測,硼基生命可能誕生在以氟化氫為溶劑的海洋中,以硫或多硫化物作為氧化劑。以類似嘌呤和嘧啶的基於二十面體結構的碳硼烷和碳氮硼烷作為遺傳資訊的載體的核心部分。而氮配合的硼烷基硼酸則相當於氨基酸,其中,對應氨基Nh2c的RNh2b和對應羧基cooh的b(oh)2透過脫水和重分配可產生類似於蛋白質,以類似肽鍵-co-Nh-c的b(-NhR-b)2為連線中心的多聚物。
在穩定硼烷中,硼的配位數都是不少於4(即與周圍4個原子形成共價鍵)的,甚至達到6才是常見情況。這是因為硼的缺電子性導致穩定硼烷中都存在多中心鍵。也因此,硼骨架的電子往往高度離域,而不像有機物和簡單無機分子那樣高度定域。也因此部分硼烷反應也與有機反應相當不同。也因此硼基生命的生物化學可能與碳基生命差別較大。
還有一點需要注意的是,硼烷原子數也許低於很多烴類,但它們的結構絕不“簡單”——事實上,在複雜硼烷中常見的基於二十面體的結構是所有元素氫化物中最複雜的結構,而硼也是唯一可以在其二元氫化物中配位數達到7的元素(注意,結構複雜性並不與原子數掛鉤,再龐大的碳骨架也無法形成類似硼烷的結構)。此外,硼擁有最複雜的單質,其中含有15種不同環境的硼原子。
二.硼的潛力:
有人認為,硼烷衍生物及其衍生物的規模仍然不足,因此難以作為生命的核心元素。但實際上,不管是作為地球碳基生命的生命活動的主要承擔者的蛋白質,還是作為我們遺傳物質的dNA,實際上也都分別是由十分簡單的分子——氨基酸和脫氧核苷酸構成的。而形成具有與氨基酸或核苷酸類似功能的硼烷衍生物實際上並非難事。
也有人誤以為,硼烷及其衍生物只能形成簡單封閉的結構,其實不然,人類已經成功合成了結構複雜的硼烷衍生物。而由於硼烷及其衍生物穩定性不受原子數量制約,在合適的環境下,經過足夠長時間的演化,小規模的硼烷衍生物結構單元完全可能連線形成非常龐大的化合物。比如結構複雜的金屬硼烷。
三.生命猜測:
<1>誕生的溶劑:
有人認為,硼基生命可能生活在以氟化氫為溶劑的海洋中。星球表面溫度比地球更低。
<3>“蛋白質”:
戊硼烷,己硼烷與大氣中的三氟化硼反應後生成硼烷基氟化硼,再與海洋中的水反應生成類似
羧酸的硼烷基硼酸,再和銨反應生成類似於氨基酸的有機胺或氨的氮配合的硼烷基硼酸(h2RN)wbxhyb(oh)2。其中R