水是生命所必需的吗？

班子晨

我们通常认为，生命基本离不开液态水。如果天文学家找到另一颗表面覆盖着大量液态水的行星，那么就有很大机会在那里找到外星生命。

但是，液态水真的是生命所必需的吗？

最为特别的液体

如果仔细分析的话，你会发现水十分特别，好像专为生命独特设计的。事实上，水是地球上最为特别的液体。例如，其他简单的氢化物物质，比如甲烷、硫化氢、氨、氯化氢等，在常温和常压下都是气体，但是水却是液体。

水具有较高的比热容，也就是说水可以吸收大量的热量，但不会提高很多的温度。这样，海洋可以处理来自太阳的大部分热辐射，帮助整个地球有一个更稳定的气候。而且，与其他液体不同，水结冰时体积会膨胀，所以冰能浮在水面上。因此，池塘里的水不会从底往上完全冻住，相反，一个冻结的冰盖会罩住池塘。

水还能溶解很多物质，所以它能携带生物所必须的营养物质和元素。没有水的超常的溶解能力，那么就不会有光合作用或神经冲动等生物活动。此外，水还具有较大的表面张力，水可以在细小的管道上升很高的地方，这就是毛细现象，植物茎内很细的导管就能借助此作用吸收和运送水分和养分。

水并非完美无缺

公平地说，水在某些方面是独一无二的，但在另一些方面并非如此。事实上，水的一些属性并非都有助于生命——有些会带来明显的不利因素。其中之一就是，水太活躍了。

水分子中的氧原子由于带有微量负电荷，所以能够吸引其他分子中带正电的原子或原子团，这会破坏其他分子的结构，这就是所谓的“水解”。比如蛋白质、纤维素、淀粉之类的多糖复合物，都会被水解。

由于水过于活跃，实验室和工业生产中，人们有时不得不选择其他的溶剂来代替水。

当然，对于今天的生命体来说，这并不是什么大问题，酶可以过来修补水解带来的伤害。但是当生命开始诞生的时候，这却是一个大问题。在水中最初诞生的生物分子，因为缺乏相应的酶的协助，它们很容易被水解。很显然，那时的水对最初的生命并不友好。

谁能替代水

水虽然对地球生命来说十分重要，但某些其他的液体也能像水一样支持许多生物化学反应。比如，科学家早就发现，液氨、甲酰胺或其他液态碳氢化合物，也支持许多生物反应。

土卫六的表面上就存在液态碳氢化合物，比如液态甲烷和液态乙烷。那么，这种液态中能否支持生命呢？最近，一些科学家做了些实验，来研究这种环境下，是否能保存正常发挥作用的遗传物质，就像DNA或RNA那样。

研究结果显示，一种叫做直链醚类的有机分子可以很好地溶解在-70℃下的液态丙烷中。科学家认为，在液态丙烷中，这种直链醚能发挥类似DNA或RNA那样的作用。

但是土卫六表面温度要低得多。那里，由液态碳氢化合物构成的海洋，其温度只有约-178℃。在这样的极端低温下，大部分直链醚是不能溶解于丙烷中的。所以说，土卫六上太冷，几乎无法溶解能构成生命的物质。科学家推测，如果把土卫六搬到火星的位置上，那么温度就比较适合了，也许就能诞生出一种新生物。

另一种替代水的理想液体是甲酰胺，它可以由一氧化碳和氨，或氰化氢和水合成，而这些分子都可以在星际空间和其他星球上找到。甲酰胺的溶解力与水非常相似，而且在一个标准大气压下，甲酰胺的溶点是2℃度，沸点是210℃，处于液态的温度范围比水的更大一些。而且，它不像水那么活跃。一些实验显示，在某种催化作用下，磷酸盐能够在甲酰胺溶剂里与腺苷分子结合，形成磷酸腺苷——是一种构成RNA的基本材料。

地球生命已经习惯了水这种液体，但也有许多地球生命能在极端缺水的环境中生存，一些酶在完全无水的环境下，也能或多或少地发挥作用。这表明，生命一旦有机会诞生出来，那么它会近全力适应各种环境。

假如在宇宙其他地方，的确存在其他种类的液态，能起到类似于水的作用，那么也极有可能诞生出基于此液态的生命。考虑到，宇宙中数不尽的恒星和行星，这种可能性并不是很低。

总之，水仍是很特殊的液体，但我们可能高估了水对生命的重要性。有时，生命可以不需要水。