雨中生长的植物©盖蒂图片社

这就是为什么水对地球上的生命至关重要,也许对宇宙其他地方也是如此

当我们寻找外星生命时,我们寻找的是有液态水的行星。但我们是否忽视了生命可以茁壮成长的地方?

水,特别是液态水,被认为对生命的创造和维持是如此重要,以至于很少有科学家考虑在没有水的星球上存在生命的可能性。美国国家航空航天局(NASA)等机构对外星生命的搜索往往归结为一个简单的策略:“跟着水走”。

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那么,为什么水如此重要呢?原因有好几个,但都取决于水独特的化学性质。这种化学物质被称为H20是一个简单的分子,由两个带正电的小氢原子和一个带负电的大氧原子组成。这就赋予了每个分子以及物质本身所谓的“极性”。

相反的电荷意味着附近水分子的不同部分相互粘附,但也意味着水与其他分子的带电元素相互作用,往往有助于它们的分解和溶解。

为了使细胞内的数千种化学反应快速有效地发生,相关分子需要能够自由混合——它们需要溶解在某些物质中。水非常善于溶解物质,因此被称为“万能溶剂”。虽然其他物质有类似于水的溶解能力,但它们没有其化学稳定性和中和强酸和强碱的能力。

水的极性也有助于形成包裹所有活细胞的脆弱膜。在水中,一种被称为脂类的特殊脂肪与它们的亲水端朝外、疏水端朝内排列在一起,形成了一种连续但灵活的两层膜,就像肥皂泡的外部。这些脂质膜在保持复杂的生命集中在一个地方的过程中发挥着基本作用,创造出彼此和环境分离的个体。

水的极性也有助于水分子相互粘附,赋予水另一种有用的特性,称为内聚性。这意味着水会通过非常细的管子被抽出来,即使在地心引力的作用下,水也能从地面流向数百英尺高的树顶。轻松,H20还有助于运输营养物质,清除废物,并为结构支撑提供压力。

还有别的事吗?啊,是的:光合作用,植物从阳光中产生糖类的过程,并创造出供养地球整个食物链的食物,需要——你猜对了——水。

事实上,水对生命至关重要的原因有很多,以至于整本书都在讲述这个问题。

会不会有不需要水的奇怪生命形式?当然,有可能地球上存在着与我们截然不同的生命,我们甚至无法想象它们是如何工作的。但很有可能的是,如果有生命存在,它将需要一种溶剂来润滑产生能量、运动和复制的化学过程。我们知道没有其他物质能达到水的一半。

水作为支持性基础物质的重要性使得诺贝尔奖获得者生物学家阿尔伯特·冯Szent-Györgyi将其描述为生命的“母体、母亲和媒介”,而科学作家和物理学家菲利普球关于生物学,他写道:“如果你认为这门学科完全是关于蛋白质和基因的,这是可以理解的。但这只是一种速记形式;因为生物学实际上就是关于这些分子在水中以及与水的相互作用。”

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