水與生命
文章來源: Thunder_Bird2008-12-25 21:28:33



起碼對我們已知的生命來說,水是不可或缺的。或者更精確地說,液態水是不可或缺的。


首先,生物體內重要的化學反應必須在液態介質裏麵進行。介質混合酶和底物,使催化反應得以發生。此外,由於液態介質的流動性,它可以把營養物質和代謝產物從一個地方帶到另一個地方。血液就是個很明顯的例子。如果不是裏麵的水,你的血液沒法流動,氧氣和營養成分不能運送到全身每個部位,把有害的代謝廢物及時運走,你就掛了。


那為什麽水行,其他液體不行呢?


首先,水幾乎能溶解所有物質,雖然不同物質在水中的溶解度有所不同。其他液體,比方油,就不能溶解DNA和大多數蛋白質分子。另外呢,蛋白質分子要在水的環境中才能折疊成有活性的立體結構。


看似再平常不過水,其實特別不平常。雖然不少物質能在低溫高壓條件下形成液體,象水那樣在常溫常壓條件下呈液態的寥寥無幾。天然存在的無機液體除了水之外,大概就隻剩下水銀和液態氨了。水是地球表麵唯一同時以固態,液態和氣態三種狀態自然存在的化合物。就是因為這樣我們才有雨雪冰霜。


水的另一個特別之處是冰點(0度)和沸點(100度)相差很大。此外,水的熱容量巨大。也就是說,它可以吸收很多能量而不至於溫度升高很多。這兩點使得它可以經曆一年四季,冷熱寒暑而不至於全部凍結或者蒸發得一幹二淨,對全球氣候也起了很好的緩衝作用。還有一點跟其他液體不同的是,固體水(冰)比液態水輕,所以冰可以浮在水麵。如若不然,冬天冰塊都沉底的話,水生生物的生存將會接受嚴峻的考驗。


那麽宇宙中有沒有不靠水生存的生物呢?比如,除水以為最常見的無機液體,液態氨是否能代替液態水維持某種形式的生命呢?估計是不大可能。首先氨的冰點和沸點差隻有30度,溫度稍有變動就會凍住或者蒸發掉。其次,固態氨比液態氨重,是沉底的。


另外,在溫度極低的星球,例如在土星的月球Titan上,有液態甲烷形成的海洋,那裏會不會是生命的搖籃呢?答案照樣是極不可能。因為在那樣低的溫度下,化學反應進行得極慢,在這些星球本身的壽命期限內都不可能生成生命所必須的化學物質。此外,這些液體不能溶解象DNA和氨基酸那樣的生物分子。


知道水是生命的液體以後,就該懂得節約用水和保持水源的清潔是如何重要了。