為什么碳基生物對環(huán)境的要求那么苛刻？再普遍一點，為什么生命那么脆弱 [復制鏈接]
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【生命是什么】關于碳基生物的一些討論

之前我請教過我中學同學一個問題：為什么我們的世界里的生物都是碳基的？而不是同樣是4個核外電子，元素周期表中原子量卻大一個周期的硅元素呢？她一語解開了我心中的疑惑：

碳原子可以形成穩(wěn)定的單鍵、雙鍵、三鍵，硅原子雙鍵和三鍵都不穩(wěn)定，因為原子半徑大一些，電子云重疊小，這是從成鍵多樣性來解釋。

這個問題我記錄在之前的文章里：

為什么自然環(huán)境演化出了復雜的碳基高分子？這或許和碳基分子的很多屬性有關：碳是擁有4個價電子的最小原子。它的大小合適，原子量只有12。其電子失去的能力（還原性）和得到電子的能力（氧化性）相當，可以形成各種化學鍵，所以能夠形成復雜多樣的高分子有機物。

[color=rgba(0, 0, 0, 0.9)]這兩個論述一個說明了碳元素在構(gòu)成有機分子時候的穩(wěn)定性原因，另一個說明了多樣性的原因。

我心中還有一個疑問：

為什么碳基生物對環(huán)境的要求那么苛刻？再普遍一點，為什么生命那么脆弱
帶著這樣的問題，我請教了專業(yè)人士，我的同學：

復制代碼

我:
同學，再請教一個問題：
為什么碳基生物對生存條件的要求比較苛刻，比如可以生存的溫度范圍很窄，對水的依賴等。如何從碳基大分子的特性給出解釋？
李同學:
我了解的不多，我只能從我理解的方面給出一點解釋，生命體的基本新陳代謝過程包括很多復雜的化學反應，這些反應可以正常有序的進行，和生物酶的催化有關，酶的催化活性受環(huán)境的影響很大，只有在合適的溫度，pH等環(huán)境下才有活性
李同學:
就像胃里是很酸的環(huán)境，有利于消解食物，酸是一個方面，還有胃蛋白酶，胃蛋白酶有很強的消化分解作用，但是只能在強酸的環(huán)境下發(fā)揮作用，如果這個酶泄露出去，是幾乎沒有活性的，要不就把很多器官都消化了，這是一種自我保護
李同學:
像進化到恒溫，也是為了適應環(huán)境生存，變溫動物在很低溫的時候，體內(nèi)水分成了冰晶，會劃破血管，所以很多看似受限的功能，都是自我保護
我:
這個是引入了一套溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)，增加了整體對溫度的適應范圍。
李同學:
我的整體理解是，變量越多，越復雜，要求越高越精細，越不容易出錯，是為了更加有序，自發(fā)的反應都是熵增的，但是生命體是從無序到有序的過程，是熵減的
李同學:
這種大課題，可以從很多角度和方向去解釋
我:
對，自然界中熵減的過程太少了
我:
除了生命體的很多過程，剩下的也就人類的工業(yè)生產(chǎn)過程中的某些時刻了
我:
宇宙中的某些過程也有熵減，比如恒星和行星的形成過程的某些時刻
我:
通過外界熵增來熵減，隨便一個機械不都是這樣么，比如卡諾循環(huán)
李同學:
非自發(fā)的反應就需要控制條件，輸入能量
李同學:
所以生物要求苛刻，不能很隨意
我:
這個控制條件在生物體內(nèi)好像就是存儲在dna分子中的內(nèi)容，蛋白質(zhì)的合成過程和其它很多過程都需要它的參與
李同學:
生物體內(nèi)的反應很多，DNA相關的只是一部分
我:
通常的反應哪些存在熵減的過程？
李同學:
吃喝呼吸都是
我:
這個過程太大，在微觀上呢？
李同學:
應該合成任何所需的物質(zhì)，蛋白，糖類都屬于
我:
工業(yè)生產(chǎn)過程是不是可以類似定義為：
熵減->有序->實用價值？
李同學:
籠統(tǒng)地說，生物體也是這樣的
我:
只是生物體的這個過程高明太多，沒有龐大的產(chǎn)業(yè)鏈，環(huán)境友好，創(chuàng)造的是更加復雜的有序。所以沒有產(chǎn)業(yè)鏈的崩潰的危機：比如供需端的危機。