當我們尋找外星生命時,我們尋找的是有液態水的行星。但我們是否忽略了生命可以蓬勃發展的地方?
水,尤其是液態水,被認為對生命的創造和維持非常重要,以至於很少有科學家認為沒有它的世界上存在生命的可能性。美國宇航局等組織對地外生命的搜尋通常歸結為一個簡單的策略:“順水而行”。
那麼為什麼水如此重要呢?嗯,有幾個原因,但它們都取決於水獨特的化學性質。被稱為 H 2 0的化學物質是一種簡單的分子,由兩個帶正電的小氫原子和一個帶負電的大氧原子組成。這賦予每個分子和物質本身所謂的“極性”。
相反的電荷意味著附近水分子的不同部分相互粘連,但這也意味著水與其他分子的帶電元素相互作用,通常有助於將它們分開並溶解它們。
為了讓我們細胞中發生的數以千計的化學反應快速有效地發生,所涉及的分子需要能夠自由混合——它們需要溶解在某種東西中。水非常擅長溶解物質,因此被稱為“萬能溶劑”。雖然其他物質具有與水相似的溶解能力,但它們不具備化學穩定性和中和強酸和強鹼的能力。
水的極性還有助於形成包裹所有活細胞的脆弱膜。在水中,被稱為脂質的特殊脂肪排列成一排,它們喜水的一端朝外,討厭水的一端朝內,形成一個連續但靈活的兩層薄膜,就像肥皂泡的外面一樣。這些脂質膜在將生命的複雜性集中在一個地方,創造與彼此及其環境分離的個體實體方面發揮著重要作用。
水的極性還有助於水分子相互粘連,賦予水另一個有用的特性,稱為內聚力。這意味著水將透過非常細的管子被吸入,即使是在重力的作用下,水也能從地面流到數百英尺的高樹頂部。方便地,H 2 0 還有助於輸送營養物質、清除廢物併為結構支撐提供壓力。
還要別的嗎?是的:光合作用,植物中從陽光中產生糖分的過程,併產生為地球的整個食物鏈提供食物的過程,需要——你猜對了——水。
事實上,水對生命至關重要的原因有很多,以至於整本書都專門討論它。
是否存在不需要水的奇怪生命形式?當然——有可能地球上的生命與我們的生命如此不同,以至於我們甚至無法想象它是如何運作的。但似乎很可能,如果那裡有生命,它需要一種溶劑來潤滑產生能量、運動和複製的化學過程。我們知道沒有其他物質能達到水的一半效果。
水作為一種支援性基礎物質的重要性導致諾貝爾獎獲得者生物學家 Albert von Szent-Györgyi 將其描述為生命的“基質、母親和媒介”,而科學作家和物理學家Philip Ball在生物學方面寫道:“你可以被原諒得出的結論是,該主題完全是關於蛋白質和基因的,體現在 DNA 中。但這只是一種速記形式;因為生物學實際上就是關於這些分子在水中和與水中的相互作用。”