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45亿年来地球上首次自然生成碳硅键

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(艺术家想象中的硅基生命)

碳和硅具有相似的化学性质,并且都具有产生长链状分子的能力,例如蛋白质和DNA,而且地球上硅的含量也比碳多得多得多,但地球上所有生命却都是碳基生命,不知道是造物主和我们开了个玩笑,还是大自然还没做好用硅来建构生命基础的准备。是不是生命本身就鄙视硅,或者是因为某种机制,使得硅是这样地不受待见,以致于地球上没有一个硅原子参与到生命基础的构建中呢?

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(弗朗西斯·阿诺德实验室的博士后研究员SekBikJenniferKan)

如此不合情理的现象让美国加州理工学院弗朗西斯·阿诺德实验室的科学家们大为恼火,他们决定帮助大自然做一些事情。他们从冰岛水下温泉一种极端细菌身上找到一种酶,将它插入大肠杆菌中,促使其细胞内生成了硅碳键。但这个方法不是很有效,他们又用阿诺德上世纪九十年代发明的定向进化法进行“育种”(阿诺德凭因此成为第一个获得110万美元千年科技奖的女人),在蛋白酶的活性区域中引入突变,仅三轮后生成硅碳键的效率就提高了15倍,45亿年来第一次在地球上用酶将碳硅两种元素,以自然结合的方式生成了碳硅键,将硅纳入了生命基石的范围。这是一个决定性的突破,意味着我们已经帮助大自然做好了准备,至少可以在自然条件下创造一个部分基于硅的生命形式,如果研究人员继续培育优化这样的细菌,或许有朝一日我们可以看到真正的硅基生命是什么样子。

加州理工没有复活恐龙——至少现在还没有,阿诺德说,但自然界已经做好准备,用前所未有的方法制造一些全新的野生动物了。

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(星际迷航中的硅基生命Horta)

未来存在各种可能性,目前还很难评估阿诺德团队研究的价值和影响,但现阶段这种探索已开辟了药物研究的全新机会,并可能导致研发许多新的药物造福人类,也能帮助我们更好地理解地球上的生命为什么是用碳来构建,分析宇宙中其它地方硅基生命存在的可能性。

在电影星际迷航里曾出现过一种硅基生命,比你所能想到的任何丑陋的东西还要丑陋,希望未来的硅基生命能稍稍提高一点颜值,这样即使我们一时找不到外星生命,也可以在地球上制造一个硅基外星人来玩玩了。

(图片来源于网络)

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