陈珂的博客

在《生命之源》一文中，作者提出水的一个特性——“水结冰，体积却会变大”——是我们目前所认识的生命存在的必要条件，否则在自地球形成起，数十亿年后的今天，绝大部分的水会以冰的形式沉积于海洋、湖泊等底部，而限制了生命的起源和发展。

我同意作者所作的对水的假设“在结冰的时候，体积不会变大而是变小”下地球上液态水分布的分析，但对其“无论如何也演化不出来如此纷繁复杂的世界来”的结论有所保留。因为尽管液态水的分布有所限制，但是它还是可以存在于“夏天，或者赤道地带”，生命的起源还是有保障的。

我倒是认为水的另一特性对生命的起源攸关重要，那就是水的强极性。一个水分子由一个氧原子和两个氢原子组成一个等腰三角型，两个氢氧键夹角大约是108度左右（而不是《生命之源》一文中所说的120度）。由于氧比氢具有强得多的吸引电子的能力，这个等腰三角型的分子正负电荷中心不重合而呈现出很强的极性，表现在其介电常数高达81，而一般的液体如油脂等很少有超过10的。相反的，非极性分子一般由对电子吸引能力大小差别不大的原子组成，如组成汽油的各种分子（主要元素是吸引电子的能力差别不大的碳和氢）；或者这个分子对称，正负电荷中心重合，比如四氯化碳（正四面体结构，碳在正中心四个氯分居四个顶点）。学过中学化学的人都知道同性相溶，即极性物质易溶于极性液体，难溶于非极性液体；而非极性物质易溶于非极性液体，难溶于极性液体。由两层磷脂分子组成的生物膜是生命细胞中的重要结构，它不仅为细胞及其内各种细胞器分隔出空间，为它们与外界环境提供屏障，而且使得承载于其表面上或嵌于其中的蛋白质分子得以完成各种必需的功能……总之，生命的正常活动离不开生物膜。生物膜中，每一个磷脂分子是一个长链，一端是极性、亲水（易溶于水）的磷酸分子，另一端是非极性、疏水（不溶于水）的脂胞分子。这样的两排分子中脂肪所在的疏水端背靠背围成一个面，朝外的都是亲水的磷酸，因而生物膜得以在水中自由存在。不难得出结论，我们目前所认识的生命都离不开生物膜，而具有强极性的水为生物膜的存在提供了可能。

试想一下，如果支持生命的液体环境是非极性或弱极性的，如液态的甲烷（土卫六泰坦的表面以下据称是甲烷的海洋），那么生物膜的结构肯定要发生变化，比如倒过来，疏水基在外，亲水基在内，还是可能存在的，但是组成生命体的大量物质——弱极性的碳氢化合物就可能被液体环境所溶解而分解掉了，生命也就无法存在。可见以碳、氢为基础的目前所认识的生命形式是离不开强极性的液体环境的。

所以说，水所具有强极性是支持生命起源和发展的重要条件。

此文于2009年4月9日星期四12:30 pm发表于“科普文章”分类下。您可以通过RSS 2.0 feed来跟踪此文的所有评论。您可以留言，或者从您自己的网站trackback。