[摘要]地球只有碳基生物（地球上的生物全是碳基生命吗），关于《地球只有碳基生物（地球上的生物全是碳基生命吗）》的内容介绍。深度长文：为什么地球生命只选择碳基生命，而不是硅基生命呢？ 本期我们就来啃啃这块硬骨头。先说说， 大自...
地球只有碳基生物（地球上的生物全是碳基生命吗），关于《地球只有碳基生物（地球上的生物全是碳基生命吗）》的内容介绍。
深度长文：为什么地球生命只选择碳基生命，而不是硅基生命呢？ 本期我们就来啃啃这块硬骨头。先说说， 大自然为什么让地球生命自然选择碳基生命？ 大家知道，自从...
深度长文：为什么地球生命只选择碳基生命，而不是硅基生命呢？
本期我们就来啃啃这块硬骨头。先说说， 大自然为什么让地球生命自然选择碳基生命？
大家知道，自从化学尤其是分子生物学快速发展以来，科学家们发现：地球上所有生命形态和物种，无外乎都是由25种化学元素构成的。
一个典型的生物细胞比如人体细胞的总质量当中，有96%是由氧（65%）、碳（18%）、氢（10%）、氮（3%）这4种主要元素构成的，其余的则是由少量其他元素构成的，比如说钙、磷、钾、硫、钠、氯、镁、铁等等。
有人马上会问，人体总质量不是氧元素占了大部分吗？高达65%！我们不是以氧为基础的生命形态吗？ 为什么我们不叫氧基生命，而叫碳基生命呢？
是这样的，包括人类在内的所有地球生命，活体细胞中多数的氧元素，其实是以水的形式存在的，含在水分子H2O里了。
然而，对细胞结构和功能起关键作用的，却是另外一种元素——这就是碳。所以呢，我们说地球生命都是以碳元素为基础的，于是就叫 碳基生命 Carbon-Based Life。
最关键的问题来了， 为啥生命选择的是碳元素，而不是其他元素呢？
要想回答这个问题，我们就得进入粒子尺度下，看看碳元素的特点。凡是学过点化学的都知道，分子中的原子，都是通过化学键相互连接在一起的。
什么？忘了啥是化学键啦？化学键，就是一种粒子间的吸引力，让原子、分子透过这种吸引力，组成——我们宏观尺度下看得见的物质。
文科生不妨 把化学键想象成每一种元素的手臂 。有了这种手和胳膊——化学键，原子之间就可以手拉手，勾勾搭搭混迹天涯了。
不同元素拥有手臂的数量也不同。 像氢原子只有一只手，这就意味着一次只能跟另一个原子手拉手。像氧原子就有两只手，意味着同时能跟两个原子勾勾搭搭。
像碳原子竟有四只手，这就意味着： 它最多可以同时跟4个原子勾勾搭搭 。这就有意思了，想想看每个碳原子都有四只手，如果相互连接一起，上下左右前后，手拉手成三维结构，就会创造出千差万别的各种碳骨架——这就成了各种各样有机化合物的基础。
科学家把这种含碳的分子统称为 有机分子 ，从最简单的有机分子（碳氢化合物甲烷），一直到复杂多样的高分子有机物（DNA分子），这就为碳基生命的形成，提供了丰富的物质基础。
就像搭建乐高积木一样，大自然通过神奇的碳元素，搭建出丰富多彩的碳基生命。
——这一过程就是壮丽的 地球生命演化史 ，也是大自然本身 自然选择生命形态的唯一路径 。也是迄今为止 人类已知的唯一路径 。
有人可能会问：碳原子不过区区四只手，比碳原子手多的原子，不是更能演绎出千奇百怪的分子结构吗？千手观音，不是更精彩嘛？！
碳与各元素之间的键合关系
问题是，粒子尺度下的三维世界，并非手臂越多就越好。越重的元素虽然手臂越多，复杂度是足够了，但稳定性却远远不行。 化学世界拼的不是量，而是巧。
要知道，碳元素是所有元素中化合物种类最多的，目前已知的纯有机化合物就有近1000万种，但这还只是理论上存在化合物世界的冰山一角而已。
碳的同素异形体结构：钻石（a）、石墨（b）、蓝丝黛尔石、富勒烯（C60（d）、C540（e）、C70（f））无定形碳（g）、碳纳米管（h）
再看看，碳元素的异形（学名叫同素异形体）：从极软的石墨，到极硬的钻石，都是碳元素的百变造型。
再看看，碳元素的丰度（丰富程度），在地球地壳上排名第15位，在宇宙中排名更靠前，竟然排在第四。所以毫不夸张地说， 碳是地球生命的基石，是碳基生命的化学根本 。
此处，一定有人会跳出来质疑：要是论元素丰度，硅元素可比碳元素丰富多了，在地球地壳上，硅是碳的1000倍！硅基文明早晚会替代碳基文明，占领地球世界，甚至统治全宇宙的！
对于这种深陷科幻思维，搞不清科幻世界与真实世界区别的人，我恰恰要反问： 既然硅元素丰度如此高，像地球这种固态岩质行星在宇宙更是数不清，那为啥还没有演化出硅基生命呢？大自然为何不青睐硅元素——诞生硅基生命（Silicon-Based Life），而是自然选择碳元素——演化出碳基生命？
针对这种论智商的问题，我还是自问自答吧。
假设我们充当一把大自然的角色，硬要扶持硅元素当家作主，成为硅基生命的主人，世界将会怎样？
①回到微观尺度下，先说说除了碳元素外，地球天然存在的92种元素王国里，只有硅元素跟碳元素一样，拥有四只手——能够同时形成4个化学键，但 硅元素这四只手天生不给力 ，明显没有碳元素四只手臂，粗壮有力。
所以呢，以硅元素为基础的复杂分子很容易断裂，以至于脆弱到——没法形成活体细胞结构的程度。虽说平时勾勾搭搭也有点感情，一旦有点风吹草动，甩手散伙，那是必然。
②硅元素另一个缺陷就是，通常只能伸出一只手臂，不能同时伸出双臂，给其他原子一个温暖的熊抱。 硅元素这种形不成双键的化学关系， 自然人缘不够好，能够参与的化学反应就很少，大多数趴体都不带它玩。
结果可想而知，不仅找不到女票，就连男票也找不到，更别提什么繁衍下一代了，硅基生命还能延续？
③人家碳元素就跟大白似的，不仅人缘好，而且百变真身。上天入地，去哪儿都行！气态变成二氧化碳，固态变成干冰。相反，再瞧瞧硅元素， 最常见的模样就是二氧化硅 ，纯度高点的叫石英、水晶，不纯的都是些呆头呆脑的石头嘛。
能从石头缝里蹦出来，创世以来，唯有孙猴儿一个孤例。你还指望能有什么样的硅基生命？
艺术家笔下的外星生物——硅基生物。
说了这么多硅元素的硬伤，恐怕有人要说我是个 碳基沙文主义者 。
还可能有人搬出鼎鼎有名的科学家 卡尔·萨根 ——对此颇有微词的观点来：「碳基生命唯一论、中心论，很可能大大限制了人类对外星生命的 探索 和想象。」
甚至，有人会搬出一门名叫「 假定型生物化学 」Hypothetical types of biochemistry的学科，而且附上——瞧瞧，这可是正经八百的科学家正在严肃研究的课题呀！看你还敢无视！
这门学科主要是指，替代现有碳基生命为中心的生物化学理论，提出若干种生物化学形式和生命形态，比如 硅基生命、氨基生命、硼基生命 等。
根据假定型生物化学理论，艺术家绘制出的含有氨基生命的行星外表。
作为一种理论甚至称其为科学理论，我当然双手赞同，这是学术自由的基本准则嘛。只要有能力有条件搞就好了。说不准，万一搞成了呢！免得被那篇来自美国国家研究委员会NRC的报告——不幸言中咋办？那份报告称： 「没有什么会比这更悲催的了……在太空 探索 中人类遇到了外星生命，却认不出来它们！」
我当然也不想看到这种结果。但我要强调的是，理论就是理论，凡是未被实证的理论都还只是理论，不能进入科学认知体系之内，更不能拿来当作科学四处说事。
就算是科学家在以科研态度、科学思维建构出来的一套科学理论，也只能算作是理论——一种未经验证的假说而已，当然进不了科学殿堂。
总之一句话， 碳基生命是人类科学认知体系当中唯一的生命形态。
而其他硅基生命、氨基生命等，目前只是一种假说。
至于科幻、玄幻、宗教、迷信层面所说的那些生命形式，在各自地盘穿越、飞舞，对我来说都无所谓——只要别硬掺乎到科普里就行。
众所周知，地球都是碳基生物，那么世界上有没有可能存在“铁基生物”？
目前为止，没有“铁基生物”。
碳基生物是指以碳元素为有机物质基础的生物。在构成碳基生物的氨基酸中，连接氨基与羧基的是碳元素，所以称作碳基生物。目前地球上已知的所有生物都属于碳基生物。
由于碳原子有四个自由电子，其电子失去的能力（还原性）和得到电子的能力（氧化性）相当，又由于碳原子只有两个电子层，所以活泼性又比同族的硅、锗、锡、铅要强，碳链的长度可以由2个至数千个不等，这使得碳骨架成为了许许多多种有机化合物的基础，因此能够形成复杂多样的高分子有机物（比如DNA分子），为生命的形成提供物质基础，并为自然选择提供可能。
地球上所有的生命都是碳基吗？
地球上都是碳基生命能说明两点，一是活性生命物质都来自于同一样的自然定体物质；二是所有生命都是同缘异性的生物。目前发现的地球生物，全部是碳基生命，或许有些生命形式比较简单，但仍是由蛋白或者核酸这样的碳基生物大分子构成。
地球生命十分多样，天上地下、海底地底物种数量和种类十分惊人，有些生命能够承受极端的环境，比如承受100来℃的高温，在pH0.2的酸性水溶液中，在国际空间站的外表面，都曾发现有地球生命，说明地球生命的适应性也是很强的。环境造就了生物，环境的多样性也使得生物种类和形式多样。但至今似乎还没有发现有那种生物不是碳基生命。
地球生命的结构从简单到复杂，有的仅有一团蛋白质构成，像朊病毒，有的仅有一团核酸，像某些RNA，生下的基本都是核酸大分子加蛋白质大分子构成生命的基础。生物生活的方式也多种多样，有的生物可以利用海底火山的化学能，有的利用可见光进行光合作用合成，有的和其他生物构成共生的系统，互相攻击对方所需的物质。所有这些都是为了让核酸的延续，即让种群得以延续。
有些科学家提出硅基生命等生命形态，那也是因为硅和碳都能形成稳定牢固的化学键，并且都可能形成空间结构复杂的大分子。地球碳基生命中的碳，使得一个大分子的空间构象多种多样，空间结构和其功能又有关系，例如蛋白质要想发挥作用，就需要经过细胞加工，添加甲基等改变空间构象。
不管是植物、动物和真菌都是细胞的组织结构，是由诸多不同功能的细胞群体所构成起不同功能作用的细胞组织之生理现象，虽然，生物在生存模式和生态类型上各有不同，但他们都属于同缘异型的生物，都是碳水化合物的化学成分。由此可见，地球上所有的生命体，都是碳基生命的体现。
为什么地球上都是碳基生命？
对于为什么地球上都是碳基生命呢之话题，我个人观点认为，地球上都是碳基生命能说明两点，一是活性生命物质都来自于同一样的自然定体物质；二是所有生命都是同缘异性的生物。为什么会这样说呢？
先来说说活性生命物质都来自于同一样的自然定体物质之观点，所谓自然定体物质，是泛指太阳持续核聚变燃烧过程所释放出来的尘粒流物质，太阳系太空间所有卫体物质(各类行星天体)都是由太阳尘粒流物质聚集而形成的阶段性表现结果，都是由尘粒流物质含有的化学成分所构成的，主要是由二氧化碳、氮、水(氢氧)和有毒化学物质四种基本元素所构成，可统称为：自然定体物质。
在地球形成稳定液态水体(海洋)特定环境状态下，会使无机的自然定体物质向有机的活性生命物质转变，而持续会诞生出碳水化合物之活性生命物质的自然现象。再来谈谈所有生物都是同缘异型的生物之观点，地球上最原始的碳水化合物之活性生命物质，统称为单细胞，目前，地球上生物圈的形成都来自于同一个原始的祖先——单细胞。
由于地球特殊的生态环境，所有的生命都是以“水”为基础。包括人类在内的所有地球生命，活体细胞中多数的氧元素，其实是以水的形式存在的，含在水分子H2O里了。然而，对细胞结构和功能起关键作用的，却是另外一种元素——这就是碳。
碳元素是所有元素中化合物种类最多的，目前已知的纯有机化合物就有近1000万种。
相对于其他元素，碳基的稳定性更好，更容易进化出生命。
不管是植物、动物和真菌都是细胞的组织结构，是由诸多不同功能的细胞群体所构成起不同功能作用的细胞组织之生理现象，虽然，生物在生存模式和生态类型上各有不同，但他们都属于同缘异型的生物，都是碳水化合物的化学成分。由此可见，地球上所有的生命体，都是碳基生命的体现。不知这样的回答是否准确？
地球上所有的生命形式都是碳基的，这是为何？
地球上所有的生命形式都是碳基的，这是为何？
宇宙空间中存有的便是生命，而地球是宇宙空间中已经知道的唯一有着生命的星体，在这个星体以上，生命所有是以碳做为基础的，因此大家也将地球生命称作碳基生命。
恰好是由于地球上全部的生命方式全是以碳做为基础，因此我们可以在一切两个不一样的生命方式的身上寻找差不多的地区。地球生命是这般，那麼是否意味着宇宙空间中全部的生命方式都可以这般呢？实际一点而言，是否任何的生命方式都只有以碳作为基础？
有没有一切自然环境下都是有生命存有的将会呢？最先大家还要一起来看看，为何全部的地球生命全是碳基的，这其中不容易是一个偶然。生命的基础是什么呢？生命的基础便是DNA和蛋白，而DNA和胆固醇全是长链分子结构，殊不知并并不一定的分子都可以作为长链分子结构产生的基础。而碳就可以。
氧原子能够 一起与四个分子产生离子键，具备不错的有机化学多元性，这就为一个生命体的繁杂微生物化学变化奠定了基础。针对碳基生命来讲，只必须水就可以做为生物分子的有机溶剂，而水的液体控温做到了100℃，换句话说在0℃到100℃中间，水全是以液体方式出现的，这就促使生命发生的情况越来越不那麼挑剔了，另一方面这也就要求了，一个星体要想问世碳基生命就务必要存有液态水，因此我们在找寻外星球生命的情况下，也一直以一个行星上会不会存有液态水为一个主要的挑选要素。
在已经知道的地外星中，没有一颗星体有着如地球一般极致的环境优美自然环境，这也许也是迄今没有发觉外星球生命的关键因素之一，但是宇宙之大，千奇百怪，难道说宇宙空间中全部的生命都只有是碳基的呢？都必须如地球一般的环境优美自然环境吗？是否会有一些生命并没有以碳做为基础，所须要的生存条件也与地球迥然不同？
这类概率自然是普遍存在的，专家就构想过许多碳基生命之外的生命方式，常常提到的就会有硅基生命和羟基生命。硅基生命和碳基生命具备许多类似的特性，由于硅自身就拥有 与碳类似的物理性质，但是应以硅为基础产生生命，很有可能要比碳艰难一些，由于硅原子自身比较大，不易产生烃基，并且硅的物理性质比不上碳活跃性，这就对微生物造成的多元性造成了限定。
当然，硅基生命比不上碳基生命，这就是对于地球自然环境来讲的，假如确实存有着硅基生命，它必定拥有 与碳基生命所需迥然不同的生存条件，例如一些碳基生命没法满足的高温星体，很有可能刚好会变成硅基生命的人间天堂。
除开硅基生命，羟基生命也常被谈及，而要想产生羟基生命也不是一件很容易的事儿，一个主要的限定要素便是生物分子有机溶剂。
为什么说地球生命是碳基生命，而不是氧基或者氮基呢？
这个问题是从元素的角度提出的，但是生命是以分子结构来进行分类的。地球生命以“碳”为基础，碳这种物质的原子以相互之间的共价键构成了生命物质的“链”，而氧和氮只是对生命物质链的“锦上添花”。
碳可以和别的物质形成4个稳固的共价键，每个支链上的物质的不同，又会形成以碳为中心的大分子物质有复杂的空间构象，空间构象是生命物质发挥功能的重要基础，蛋白质在合成以后基本都需要再经过其他细胞器添加微量元素等形成空间构象后才能发挥作用。氧和氮在碳链上的作用就是和碳之间形成共价键，相互之间可以通过静电等作用力结合，这种结合是不很稳定的，像DNA双链碱基的相互作用就是这种，便于双链的解离、翻译合成蛋白等物质。
仅仅从人体组成成分上来说，人体排在前三位的元素是氧、碳、氢，不过氢氧中有很大一部分都是靠占人体重量60%以上的水撑起来的，但水在人体中虽然有以结合水的方式存在的，但更多的确实游离在组织中，承担溶解物质、为细胞提供合适的生活环境的作用，加上氧的原子序数在碳之后，单个原子也是比碳重的。在排除水之后，人体元素比例中碳应该就是第一位的了，在生命物质的形成中承担着无可替代的作用。所以才说地球生命是碳基生命。
现在认为生命是物质运动偶然产生的，地壳元素中碳也不是排在第一的，但为什么就只有碳才能承担起“基础”的作用确实是难搞明白的。生命到底可以以何种形式存在，那些物质可以承担构成基础生命物质的作用，需要人类慢慢去探索了。