上篇 非碳基生命
作者：蕭楠
地球上的全部生命都是以碳和水爲基礎，而且很可能宇宙中大部分的生命形態也都是以碳和水爲基礎。但是也有很多人相信碳以外的其他元素以及水以外的其他介質也可以爲生命提供基礎，早在1885年，愛爾蘭出生的天文學家兼數學家羅伯特•斯德威爾•鮑爾(Robert Stawell Ball)就曾在他的《天堂的故事》(Story of the Heavens)中提到地外生命可能和地球上的完全不同，他寫道：
“倘若我們能夠得到機會去近距離觀察一些天體，我們可能會發現它們也充滿了生命，但卻是特化適應於環境的生命。以奇特而怪異的形態出現的生命……”
一、硅基生命
說到碳基生命以外的生命形態，對這方面稍有點了解的人首先想到的就是硅基生命。不過硅基生命這個概念到底什麼時候有的，大概沒幾個人瞭解，說出來可以讓人吃一驚，原來這個概念早在19世紀就出現了。1891年，波茨坦大學的天體物理學家儒略•申納爾(Julius Sheiner)在他的一篇文章中就探討了以硅爲基礎的生命存在的可能性，他大概是提及硅基生命的第一個人。這個概念被英國化學家詹姆士•愛默生•雷諾茲(James Emerson Reynolds)所接受，1893年，他在英國科學促進協會的一次演講中指出，硅化合物的熱穩定性使得以其爲基礎的生命可以在高溫下生存。
著名英國科幻作家赫伯特•喬治•韋爾斯(Herbert George Wells)吸收了雷諾茲和鮑爾的觀念，他寫道：
“人們會爲這種設想所帶來的奇異想象所震驚：既然有硅—鋁生命體，爲什麼不會立刻想到硅—鋁的人？讓我們說，他們在硫磺氣組成的大氣中漫步，徜徉在溫度比熔爐更高的，數千度的融化的鋼鐵海洋旁。”
三十年後，英國遺傳學家約翰•波頓•桑德森•霍爾丹(John Burdon Sanderson Haldane)提出在一個行星的深處可能發現基於半融化狀態硅酸鹽的生命，而鐵元素的氧化作用則向它們提供能量。
粗看起來，硅的確是一種作爲碳替代物構成生命體的很有前途的元素。它在宇宙中分佈廣泛，而在元素週期表中，它就在碳的下方，所以和碳元素的許多基本性質都相似。舉例而言，正如同碳能和四個氫原子化合形成甲烷(CH4)，硅也能同樣地形成硅烷(SiH4)，硅酸鹽是碳酸鹽的類似物，三氯硅烷(HSiCl3)則是****(CHCl3)的類似物，以此類推。而且，兩種元素都能組成長鏈，或聚合物，它們並在其中同氧交替排列，最簡單的情形是，碳—氧鍊形成聚縮醛，它經常用於合成纖維，而用硅和氧搭成骨架則產生聚合硅酮。
基於上述情況，一些特異的生命形態就有可能以類似硅酮的物質構成。硅基動物很可能看起來象是些會活動的晶體，就如同迪金森和斯凱勒爾(Dickinson and Schaller)所繪製的如下想象圖一樣。這是一隻徜徉在硅基植物叢中的硅基動物，這種生物體的結構件可能是被類似玻璃纖維的絲線串在一起，中間連接以張肌件以形成靈活、精巧甚至薄而且透明的結構。
看上去這些結晶體似的生物非常漂亮，如果它們可以在常溫下生存的話，大概許多地球人都願意在家裡養幾隻作爲裝飾，養這種寵物的一個明顯好處是不會傳播細菌和寄生蟲，因爲作爲碳基生命的細菌和寄生蟲對這種完全不同的生命是無能爲力的。但是，但硅基生命的存在的可能性卻受到許多缺陷的威脅。
一個很大的缺陷就是硅同氧的結合力非常強。當碳在地球生物的呼吸過程中被氧化時，會形成二氧化碳氣體，這是種很容易從生物體中移除的廢棄物質；但是，硅的氧化會形成固體，因爲在二氧化硅剛形成的時候就會形成晶格，使得每個硅原子都被四個氧原子包圍，而不是象二氧化碳那樣每個分子都是單獨遊離的，處置這樣的固體物質會給硅基生命的呼吸過程帶來很大挑戰。
只要是生命形態，就必須從外界環境中收集、儲存和利用能量。在碳基生物這裡，儲存能量的最基本的化合物是碳水化合物。在碳水化合物中，碳原子由單鍵連接成一條鏈，而利用酶控制的對碳水化合物的一系列氧化步驟會釋放能量，廢棄物產生水和二氧化碳。這些酶是些大而複雜的分子，它們依照分子的形狀和左旋右旋對特定的反應進行催化，這裡說的左旋右旋是因分子含有的碳的不對稱使得分子出現左旋或者右旋，而多數碳基生物體內的物質都顯示這個特徵，正是這個特點使得酶能夠識別和規範碳基生物體內的大量不同新陳代謝進程。然而，硅沒能象碳這樣產生衆多的具有左旋右旋特徵的化合物，這也讓它難以成爲生命所需要大量相互聯繫的鏈式反應的支持元素。
此外，硅鏈在水中不穩定，容易斷掉，不象碳鏈這樣在乾溼環境下都保持穩定。雖然這點不會因此排除硅基生命存在的可能，但存在大量液態水的星球肯定是排斥硅基生命的。
存在硅基生命，甚至存在硅基生命出現前的早期生命化學演化的低可能性也被天文觀測所驗證。不管天文學家向哪裡搜尋——隕星、彗星、巨行星的大氣、星際物質、冷卻恆星的外層——他們都只能找到氧化的硅(二氧化硅和硅酸鹽)，而找不到類似硅烷和硅酮這樣的作爲硅生物化學存在預兆的物質。相反，當我們尋找碳基生命的跡象時會發現，在隕星中不難找到氨基酸這樣的碳基有機分子，至於甲烷，不僅在太陽系的衆多行星和衛星中很容易找到，而且在星際物質和星雲中也能找到，甚至連甲基乙炔和氰基癸五炔這樣的複雜分子都能從星際物質中找到。
即使如此，也有必要指出，硅可能曾在地球生命的起源過程中扮演過一定的角色。有一個奇怪的現象是，地球生命特別喜歡利用右旋的糖和左旋的氨基酸。對此的一個理論解釋是，生命演化初期的第一批碳化合物在一片有着特定旋性(旋光性)硅石表面上的“原始湯”內形成，而這種硅化合物的旋性決定了我們現在從地球生命體內找到的碳化合物的旋性。
儘管從生化角度看，找到硅基生命的可能性很渺茫。但硅基生命在科幻小說中則很興盛，而且科幻作家的許多描述會提出不少有關硅基生命的有益構想。在斯坦利•維斯鮑姆(Stanley Weisbaum)的《火星奧德賽》(A Martian Odyssey)中，該生命體有1百萬歲，每十分鐘會沉澱下一塊磚石，而這正是維斯鮑姆對硅基生命所面臨的一個重大問題的回答，文中進行觀察的科學家中的一位觀察到：
“那些磚石是它的廢棄物……我們是碳組成，我們的廢棄物是二氧化碳，而這個東西是硅組成，它的廢棄物是二氧化硅——硅石。但硅石是固體，從而是磚石。這樣它就把自己覆蓋進去，當它被蓋住，就移動到一個新的地方重新開始。”
在星際旅行系列片的“黑暗中的惡魔”中，Janus IV的礦工發現了一種硅基生命形態——Horta。每過5萬年，所有的Horta就都死去，只剩下一個個體活着照看將會孵化下一代的那些蛋。
看來，人們對硅基生命的一個重要設想是長壽，這大概來自人類從自然界岩石的恆久得到的印象。而另外一個通常的看法是，硅基生命很可能出現於溫度比較高的星球上，比如說一個到處都是火山的星球上，因爲許多硅基化合物比碳基更穩定，比如硅-氧鍵可以承受大約600K的溫度，而硅-鋁鍵能承受將近900K的溫度，所以耐高溫的性能要好，而且同樣是由於相對穩定，在高溫下活性更好。對於硅基生命來說，200度甚至到400度才能讓它們感到舒適，而在我們覺得舒適的室溫下它們很可能會被凍死，這就是我在前面提到飼養硅基寵物的時候，特意提到“如果它們可以在常溫下生存”這句的緣故。